DE2808037A1 - Mast, insbesondere fuer elektrische leitungen, sowie verfahren und maschine zu seiner herstellung - Google Patents

Mast, insbesondere fuer elektrische leitungen, sowie verfahren und maschine zu seiner herstellung

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Description

? 8 D 8 O 3
2712
R. Frehner, CH-8620 Wetzikon
Hast, insbesondere für elektrische Leitungen, sowie Verfahren und Maschine zu seiner Herstellung
Maste für elektrische Leitungen, z.B. Telefonmaste, wurden bisher entweder aus Holz oder aus Stahl hergestellt. Stahlmaste sind verhältnismäßig teuer, erfordern durch ihre Korrosionsanfälligkeit regelmässige Pflege, und ihr hohes Gewicht wirkt sich z.B. beim Transport nachteilig aus. Die billigeren Holzmaste haben eine begrenzte Lebensdauer von ca. 20 Jahren und erfordern alle 5 Jahre eine Neuimprägnierung. Eine vorzeitige Zerstörung durch Fäulnis ist meist nicht erkennbar. Die Imprägnierung, die ein vorzeitiges Verfaulen und das Eindringen von Würmern und dergl. verhindern soll, bringt durch Giftstoffe eine Umweltbelastung mit sich, die sich auf Vögel, wie z.B. Spechte, auswirkt.
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In landwirtschaftlichen Gegenden werden Holzmaste häufig auch durch Vieh vorzeitig zerstört, das sich gerne an der rauhen Holzoberfläche reibt. Nachteilig ist auch die leichte Brennbarkeit von Holzmasten sowie ihre elektrische Leitfähigkeit im feuchten Zustand. In holzarmen Gegenden sind Holzmaste ausserdem durch lange Transportwege verhältnismäßig teuer. Darüberhinaus fanden, z.B. für Fahrleitungen, auch bereits Schleuderbetonmaste Verwendung. Diese haben mit Stahlmasten den Nachteil gemein, daß sie teuer und vor allem schwer sind.
Die genannten Nachteile werden erfindungsgemäß durch einen Mast vermieden, der aus einem Hohlkörper aus faserarmiertem Kunststoff besteht. Solche Maste sind witterungsbeständig, erfordern keine Oberflächenbehandlung und haben bei geringem Gewicht eine hohe Festigkeit. Ihre guten Isolationseigenschaften bieten einen sicheren Schutz vor Zerstörung durch Blitzschlag, und ihre glatte Oberfläche verhindert, daß sich Vieh an ihnen reibt. Weiterhin lassen sich mit Kunststoffmasten unter geringem Aufwand durch Einfärbung des Kunststoffs bestimmte ästhetische Wirkungen erzielen, z.B. derart, daß sie sich harmonischer in die Landschaft einfügen.
Eine besonders hohe Festigkeit des Mastes, insbesondere gegenüber Windkräften, kann dadurch erreicht werden, daß der Mast die Form eines Hyperboloids hat, dessen engste Querschnittsstelle sich an der Mastspitze befindet. Für die Herstellung eines solchen Mastes wird ein Verfahren vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß durch
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Spannen von zahlreichen Fäden oder Bändern für die Kunststoffarmierung ein Wickelkern geformt wird, auf den ein kunstharzimprägniertes Strangmaterial gewickelt wird.
Die den Wickelkern bildenden Fäden oder Bänder können dabei im Bereich des Umfangs von zwei drehbar gelagerten Spannkörpern befestigt werden, deren Abstand voneinander der doppelten Mastlänge entspricht. Durch das Bewickeln des auf diese Weise gebildeten zylindrischen Wickelkernes bzw. die Spannung des aufzuwickelnden Strangmateriales ergibt sich in Richtung der Mitte zwischen den beiden Spannkörpern eine zunehmende Querschnittsverengung, so dass der Doppelmast die Form eines Hyperboloids erhält. Nach Durchtrennen des fertig gewickelten Doppelmastes an der engsten Querschnittsstelle bzw. der Mitte des Doppelmastes, ergeben sich zwei Maste, die die Form eines Hyperboloids haben, deren engste Querschnittsstelle sich an der Mastspitze befindet.
Die Fäden oder Bänder und das Wickelmaterial können aus kunstharzgetränkten Glasfaserrovings bestehen, so dass beim Aushärten des Kunstharzes ein fester Verbund entsteht. Als Kunstharz eignet sich z.B. Polyester.
Eine besonders gute Festigkeit des Mastes bzw. der Maste ergibt sich, wenn der Mast im Verbund aus mehreren Armierungsschichten gebildet wird, indem jeweils eine Schicht
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durch Spannen von Armierungsfäden oder -bändern zwischen den Spannkörpern und die angrenzende Schicht durch Bewickeln der vorangehend hergestellten Schicht hergestellt u/ird. Weiterhin kann eine erhöhte Festigkeit dadurch erzielt werden, dass in dem durch Spannen der Fäden oder Bänder erzeugten Wickelkörper in axialer Richtung mit Abstand voneinander ringförmig anliegende Verstärkungskörper z.B. Ringe oder Scheiben angeordnet werden, die zur Herstellung eines Hyperboloidkörpers entsprechend unterschiedliche Durchmesser aufweisen können« Durch die somit vorhandene stellenweise Querschnittsversteifung des Mastes ergibt sich, ähnlich wie bei Bambusstangen, eine erhöhte Knickfestigkeit des Mastes.
Der am stärksten beanspruchte untere Mastteil kann durch Einfügen eines Maststumpfes verstärkt werdens dessen äussere Form der Innenform des hohlen Mastes entspricht. Vorteilhaft kann auch das untere Ende des Mastes durch eine Masse, z.B. mit einem Bodenverfestiger vermischte Erde, gefüllt werden. Eine in den Mast eingefügte Verschlusscheibe kann beim Einfüllen des Erdreiches die Füllhöhe bzw. Fülltiefe begrenzen. Durch diese Füllung wird der Schwerpunkt des Mastes stark nach unten verschoben, so dass er sich leichter stellen lässt, eine geringe Eigenfrequenz der Schwingungen aufweist und bei Anstieg des Grundwassers nicht aufgetrieben werden kanne
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Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Mastes wird weiterhin eine Wickelmaschine vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch zwei mit Abstand voneinander, gleichachsig, drehbar gelagerte und mit einem Drehantrieb verbundene Spannkörper mit Befestigungsmitteln für die zwischen beiden Spannkörpern zu spannenden Fäden oder Bänder und durch eine parallel zur Drehachse der Spannkörper hin- und herlaufende Faden- oder Bandzuführeinrichtung.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mastes,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wickelmaschine zur Herstellung des Mastes,
Fig. 3 eine hälftig geschnittene Aufsicht auf einen Spannkörper der Wickelmaschine nach Fig. 2 mit seiner Lagerung und seinem Antrieb und
Fig. 4 einen vergrößerten Teilschnitt des Spannkörpers mit einem Mittel zur Befestigung eines Endes eines Fadens.
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Die Wickelmaschine nach Fig. 2 hat zuiei Spannkörper 2? 4 für das Strangmaterial 6 und eine Zuführeinrichtung 8 für das Wickelmaterial 10.
Beide Spannkörper 2, 4 werden entsprechend der Darstellung in Fig. 3 von einer Welle 12 getragen, die durch ein Radiallager 14 und ein Axiallager 16 in einem kelchförmigen Gehäuse 18 gelagert ist. Das Gehäuse 18 hat einen parallel zur Welle 12 oder gleichachsig mit dieser verlaufenden Schaft 20, der axialverschiebbar in einem Rahmenteil 22 bzujc 24 gelagert ist. Am Ende des Schaftes 20 befindet sich ein Schraubengewinde 26, so dass zum Spannen des Strangmaterials eine mit dem Gewinde 26 in Eingriff stehende Schraubenmutter 28 dienen kann. Zur Aufnahme der Spannkraft sind beide Rahmenteile 22, 24 durch einen nichtdargestellten Teil des Maschinenrahmens verbunden. Für die Herstellung verschieden langer Doppelmaste 30 können die beiden Rahmenteile 22, 24 gegeneinander durch nichtdargestellte Mittel, z.B. einen Spindelantrieb, verstellbar sein. Dieses Verstellmittel bziu. dieser Spindelantrieb kann auch zum genauen Einstellen der Spannung des Strangmateriales, z.B. auch abhängig vom Wickelvorgang, dienen, um eine bestimmte Hyperboloidform zu erzielen.
Auf der Welle 12 ist ein Zahnrad 32 befestigt, in das das Ritzel 34 eines Elektromotors 36 bziu. 38 eingreift. Der Elektromotor ist an einer Gehäuseplatte 40 angeflanscht,
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die das kelchförmige Gehäuse 18 um die Welle 12 herum verschliesst. Ein Dichtring 42 dient der Abdichtung zwischen der Welle 12 und dieser Gehäuseplatte,, Eine Schraubenfeder 44, die zwischen der Bodenwand 46 des Gehäuses 18 und dem Ende der Welle 12 angeordnet ist, verhindert, dass die Kugeln des Axiallagers 16 aus den Lagerringen fallen, wenn die Welle 12 bei leerem Spannkörper 2 verschoben wird. Die Lagerung und der Antrieb des dem Spannkörper 2 gegenüberliegend angeordneten Spannkörpers 4 erfolgt auf gleiche Weise u/ie in Fig. 3 dargestellt ist, mit dem Unterschied, dass die entsprechenden Mittel umgekehrt bzuj. dazu spiegelsymmetrisch angeordnet sind.
Die Befestigung des Strangmaterials 6 bzw. der zahlreichen Glasfaserrovings 48 kann in der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Weise durch Klemmen erfolgen. Der Roving u/ird dabei durch eine der Bohrungen 49 bis 51 gesteckt und ein Spannring 52 bis 54, der in einer die jeweilige Bohrung schneidenden Nut eingelegt ist, wird durch Schrauben 56 bis 58 auf den Roving 48 gepresst. Zuerst werden die Rovings in den radial inneren Bohrungen 49 befestigt, bis sie in Umfangsrichtung einen z.B. zylindrischen Körper aus zahlreichen parallel zueinander liegenden Rovings bilden, der als erster Wickelkern dient. Eine u/eitere Schicht von achsparallel verlaufenden Rovings wird vorzugsweise erst zwischen den Spannkörpern 2 und 4 gespannt, wenn der erste
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Wickelkern bereits durch die das Wickelmaterial 10 bildenden kunstharzgetränkten Rovings in einer oder mehreren Schichten umwickelt wurde, wie der Querschnittsdarstellung in Fig„ zu entnehmen ist.
Statt der Befestigung mittels Spannringen 52 bis 54 und Schrauben 56 bis 58 kann die Befestigung auch mittels nicht dargestellter Haken erfolgen, die an einem Spannkörper 2 bzw, 4 befestigt sind. Hiefür wird ein Roving ohne Unterbrechung v/on einem Spannkörper 2 zum anderen Spannkörper und dort jeweils über einen der Haken geführt» Statt Haken können auch nutenförmige Einschnitte in den Spannkörpern vorgesehen sein. Weiterhin kann jeder Spannkörper aus mehreren übereinanderschiebbaren Nutenringen bestehen, indem nach dem Bespannen des kleinsten Nutenringes der nächst grössere Ring von aussen über den kleinsten Ring geschoben wird, der zuvor in einem Raum zwischen dem Zahnrad 32 und dem kleinsten Ring gehalten wurde. Schliesslich kann die Befestigung an den Spannkörpern auch mit Hilfe von Klemmexzentern erfolgen, die jeweils mit einem Klemmheber verbunden sind.
Falls der Wickelkern durch Hin- und Herführen eines Rovings über Befestigungsorgane an den Spannkörpern 2V 4 gebildet wird, so kann das Hin- und Herführen bzw. die Zulieferung des Rovings mittels der Zuführeinrichtung 8 erfolgen«. Zu diesem Zweck kann an dem Gehäuse 60 der Zuführeinrichtung
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ein nichtdargestellter Führungsarm mit Führungsrollen befestigt sein.
Die Zuführeinrichtung 8 bzw. ihr Gehäuse 60 ist mittels Rädern 62, 64 an einer Schiene 66 geführt, und ihre Hin- und Herbewegung erfolgt durch den Antrieb eines Elektromotors 68, der über ein Kegelrad 70 mit dem Rad 62 in Antriebsverbindung steht. Die Stromzuführung zu dem Elektromotor verläuft über das sinusförmig geführte Kabel 72. In dem Gehäuse 60 sind Vorratsrollen 74, 76 für das Rovingmaterial angeordnet sowie ein Vorratsbehälter 78 für Kunstharzmaterial. In einer mit dem Vorratsbehälter 78 über eine Leitung 80 verbundenen Wanne 82 wird der Roving mit Kunstharz getränkt, indem er unter einer in der Wanne gelagerten Walze 84 hindurchgeführt wird. Aus der Wanne verläuft der Roving durch ein Paar von Führungsujalzen 86, 88 und wird von dort durch die Drehung des Wickelkörpers schraubenlinienartig aufgewickelt. Es versteht sich, dass durch die Zuführeinrichtung gleichzeitig mehrere Rovings zugeführt werden können.
Für die Steuerung der Drehgeschwindigkeit der Spannkörper 2, 4, der Hin- und Herbewegung der Zuführeinrichtung 8 und der Wickelspannung ist eine Steuereinheit 90 vorgesehen. Verschiedene Steuerprogramme dienen der Herstellung verschieden geformter Maste bzw. verschiedener Wickelmuster. De grosser die Wickelspannung im Verhältnis zur Spannung
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der Fäden des Wickelkernes isty umso ausgeprägter ist die
Hyperboloidform des hergestellten Doppelmastes» Der mittlere Durchmesser des Doppelmastes kann durch die Auswahl des
Durchmessers der Spannkörper 2 und 4 bestimmt werden,,
Nach Durchschneiden des Doppelmastes 30 hat eine resultierende Hälfte die Form des in Figo 1 dargestellten Mastes Io
In dem Beispiel nach Figo 1 sind ausserdem in gleichmässigen axialen Abständen längs des Mastes ringförmige Verstärkungskörper 3 in den Mast eingearbeitet, die nach unten entsprechend der Hyperboloidform einen zunehmend grösseren
Durchmesser aufweisen«
Statt massiver bzwe scheibenförmiger Verstärkungskörper sind solche ringförmigen Verstärkungskörper 3 vorzuziehen, da sie ein Ablaufen von sich eventuell bildendem Kondenswasser nach unten zulassen. Entsprechend ist auch in der Verschlusscheibe 5 eine Oeffnung 7 vorgesehen} die den durch Erde 9 gefüllten unteren Hohlraum des Mastes nach oben abschliesst» Ein unten in den Mast 1 eingeschobener Maststumpf 11 verstärkt den
unteren Mastteil^ der durch seine Einspannung im Erdboden 13 am stärksten beansprucht isto Die Spitze des Mastes an der
er von dem Doppelmast 30 abgeschnitten wurde,, ist durch eine Kappe 15 dicht verschlossen,,
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L e e r s e i \ e

Claims (19)

  1. 2712
    Patentansprüche:
    l.)Mast, insbesondere für elektrische Leitungen, dadurch g ekennz e i chne t, daß er aus einem Hohlkörper aus faserarmiertem Kunststoff besteht.
  2. 2. Mast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t, daß er die Form eines Hyperboloids hat, dessen engste Querschnittstelle sicn an der Mastspitze befindet.
  3. 3. Mast nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η ze i c hn e t, daß die Faserarmierung aus parallel zur Mastachse verlaufendem und/oder quer dazu gewickeltem Strangmaterial besteht.
  4. 4. Mast nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich-
    n et, daß er aus einem Verbund mehrerer Armierungsschichten besteht, wobei mindestens eine dieser aufeinanderpassenden Schichten aus parallel zur Mastachse verlaufendem Strangmaterial und die folgende Schicht aus quer dazu gewickeltem Strangmaterial gebildet ist und die radial innerste Schicht eine solche aus parallel zur Mastachse verlaufendem Strangmaterial ist.
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  5. 5. Mast nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Strangmaterial aus glasfaserarmiertem Kunststoff besteht.
  6. 6. Mast nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß in seinem Hohlraum, in axialer Richtung verteilt, scheiben- oder, vorzugsweise, ringförmige Verstärkungskörper (3) eingeschlossen sind.
  7. 7. Mast nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzei chnet, daß in seinem unteren Abschnitt ein sich in axialer Richtung erstreckender hohler Verstärkungskörper (11) eingefügt ist, dessen Außenfläche an der Innenfläche des Mastes anliegt.
  8. 8. Mast nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum seines unteren Abschnitts zur Gänze durch eine Masse, wie z.B. mit einem Bodenverfestiger vermischte Erde (9), ausgefüllt ist.
  9. 9.j Verfahren zur Herstellung des Mastes nach einem der vor- J
    hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kunststoffarmierung durch Spannen von zahlreichen Fäden oder Bändern ein Wickelkern geformt wird, auf den ein kunstharzimprägniertes Strangmaterial gewickelt wird.
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  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kern bildenden Fäden oder Bänder im Bereich des Umfangs von zwei Spannkörpern befestigt werden, deren Abstand voneinander entsprechend der axialen Länge eines herzustellenden Doppelmastes eingestellt wird, daß die Spannkörper drehend angetrieben werden und daß das Wickelmaterial von einer hin- und herlaufenden Zuführeinrichtung zugeführt wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewickeln des Kernes mindestens einmal unterbrochen wird und jeweils weitere Fäden oder Bänder zwischen den Spannkörpern gespannt werden, die somit beim Fortsetzen des Wickeins zwischen zwei Wickelschichten eingeschlossen werden.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kern bildenden Fäden oder Bänder mittels der hin- und herlaufenden Zuführeinrichtung zwischen den beiden Spannkörpern gespannt werden.
  13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-12 zur Herstellung eines hyperboloidförmigen Mastes nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hyperboloidform durch entsprechende Steuerung der Wiekelspannung, ggf. unter Verwendung verschieden großer Spannkörper, hergestellt wird.
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  14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß unter Ver\*endung gleich großer Spannkörper ein symmetrisches Hyperboloid hergestellt und dieses anschließend, zum Erhalt zweier Maste, in seiner Längsmitte durchtrennt wird.
  15. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-14, dadurch ge — kennzei chnet, daß das Wickeln mit kunstharzgetränkten Glasfaserrovings erfolgt.
  16. IG. Wickelmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 9-14, gekennzeichnet durch
    zwei mit Abstand voneinander, gleichachsig, drehbar gelagerte und mit einem Drehantrieb (36, 38) verbundene
    Spannkörper (2, 4) mit Befestigungsmitteln (49 - 54) für
    die zwischen beiden Spannkörpern zu spannenden Fäden oder Bänder (48) und durch eine parallel zur Drehachse der Spannkörper hin- und herlaufende Faden- oder Bandzuführeinrichtung (8).
  17. 17. Wickelmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spannkörper (2, 4) auf einer
    radial und axial in einem Gehäuse (18) gelagerten, drehend antreibbaren Welle (12) befestigt ist und sich an zumindest eines der Gehäuse ein axialverstellbarer Spannschaft (20) anschließt, der in einem Rahmenteil (22, 24) der Wickelmaschine gelagert ist.
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  18. 18. Wickelmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden einander gegenüberliegenden Rahmenteile (22, 24) gegeneinander abstandsverstellbar sind.
  19. 19. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 16 - 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel der Spannkörper (2, 4) aus entsprechend zahlreichen an deren Umfang in ringförmig umlaufenden Reihen verschiedener radialer Abständevon der Drehachse der Spannkörper (2, 24) angeordneten Aufnahmeöffnungen (49 - 51) für die zu spannenden Fäden oder Bänder bestehen.
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DE19782808037 1977-02-27 1978-02-24 Mast, insbesondere fuer elektrische leitungen, sowie verfahren und maschine zu seiner herstellung Ceased DE2808037A1 (de)

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