DE3226220A1

DE3226220A1 - Form und verfahren zur herstellung konischer maste aus glasfaserverstaerktem kunststoff

Info

Publication number: DE3226220A1
Application number: DE19823226220
Authority: DE
Inventors: Dieter-Julius Cronenberg; Jenö 5760 Arnsberg Faflek
Original assignee: Julius Cronenberg OHG
Current assignee: Julius Cronenberg OHG
Priority date: 1982-07-14
Filing date: 1982-07-14
Publication date: 1984-01-26
Also published as: DE3226220C2

Description

"Form und Verfahren zur Herstellung konischer Masteaus
glasfaserverstärktem kunststoff" (Zusatz zu P 29 02 190) Die vorliegende Zusatz-Anmeldung bezieht sich auf die Form und das Formverfahren nach dem Hauptpatent und stellt und Weiterentwicklung desselben dar. Insbesondere liegt der Zusatz-Erfindung die Aufgabe zu Grunde, durch und konstruktive #verfahrenstechnische Massnahmen ein Optimum an Qualität bei den hergestellten Masten zu erreichen.
Insbesondere sollen auch Lichtmaste hergestellt werden könen, an mechanische Festigkeit besonders hohe Anforderungen gestellt werden.
Die Lösung dieser Aufgabe ist die Durchführung eines Verfahrens unter Verwendung einer Form nach den Patentansprüchen.
Wenn die Form nach dem Hauptanspruch der Erfindung für das Verfahren vorbereitet ist, dann wird von unten in den Ringraum zwischen Aussenform und Kern nur soviel flüssiger Kunststoff injiziert, wie für die Herstellung des Rohres erforderlich ist. Im allgemeinen genügt die Auffüllung über ein Viertel bis ein Drittel der Formhöhe Wenn alsdann das Wasser im Kern unter Druck gesetzt wird dann kann sich dieser Druck nur im unteren Bereich des Kernes in den Ringraum fortpflanzen, weil nur dort in der Kernwand Löcher vorgesehen sind. Somit hebt sich zunächst der Schlauch nur im unteren Bereich von der Wand des Kernes ab. Mit zunehmendem Druck steigt die Abhebung des Schlauches jedoch mehr und mehr nach oben, bis das obere Ende des Ringraumes erreicht ist.
Der flüssige Kunststoff, der sich zunächst nur im unteren Bereich des Ringraumes angesammelt hat, wird durch die Drucksteigerung und durch die Verformung des Schlauches gezwungen, nach oben in den Ringraum zu fliessen, bis die völlige Durchdringung der Glasfasermatten mit flüssigem Kunststoff durch den Überlauf angezeigt ist. Diese Verfahrensweise hat den Vorteil,dass nur die notwendige Menge an Kunststoff benötigt wird und dass man einen Verlust durch überlaufenden Kunststoff, der nicht mehr benötigt werden kann, vermeidet. Des weiteren wird durch das langsame Ansteigen des Kunststoff-Spieqels im Ringraum die darin befindliche Luft systematisch verdrängt und so dass der hergestellte Mast frei von Lufteinschlüssen ist.
Bei ansteigendem Druck wird die Masse an flüssigem Kunststoff gleichmässig über die gesamte Formhöhe verteilt, auch bei relativ langen Masten. Am Drackbegrenzungsventil wird ein maximaler Druck eingestellt. Durch diesen eingestellten Druck wird das radiale Mass, um welches sich der Schlauch abhebt und damit die gewünschte Dicke des Mastes bestimmt. Da es bei maximal eingestelltem Druck kaum nennenswerte Druckdifferenzen in den Höhen gibt, entsteht auch keine Toleranzen in der Wandstärke des Mastes über die Mastlänge hinweg. Die Glasfasermatten als Trägermaterial können auf dem Kern aufgewickelt werden. Zusätzlich oder stattdessen kann auch die äussere Form mit Glasfaser matten ausgelegt werden, so dass man auch ein zweischichtiges Laminat formen kann. Die Anwendung des Verfahrens ist nicht an einen kreisrunden Querschnitt gebunden. Es lassen sich auch quadratische, dreieckige oder gleichseitig-vieleckige Querschnitte herstellen.
Zum Füllen der inneren Form kann man Wasser verwenden.
Durch Erhöhung des spezifischen Gewichtes, beispielsweise durch einen Zusatz zum Wasser oder durch Verwendung einer Flüssigkeit mit höherem spezifischem Gewicht, zum Beispiel Quecksilber,kann man den statischen Druck vergrössern.
Eine weitere Variante des Verfahrens besteht darin, die Aus#ar'<tung des flüssigen Kunststoffes au beschleunigen, indem man die Flüssig%'eit, die in den Kern eingefüllt wird vorher erwärmt Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung lassen sich durch das Einformen von vorgespannten Seilen oder Fasern Maste herstellen, an welche hohe Anforderunge bezüglich der mechanischen Festigkeit gestellt werden, wi dies zum Beispiel bei Lichtmasten der Fall ist.
Weiter bietet die Erfindung die Möglichkeit, durch Einlegen von Stäben in die Form, die nach dem Entformen wieder gezogen werden, Mast-Querschnitte mit Aussennuten oder mit Leitungskanälen hersteller die Mastwand Metalleinlagen einzuformen, die als Verankerungselemente dienen oder durch entsprechende Einlagen in die Form in der Mastwand Durchbrechungen für Montagetüren auszubilden.
Die Zeichnungen stellen Einzelheiten der Form in verschiedenen Abwandlungen dar sowie Ausführungsformen von Mast-Querschnitten. Diese Zeichnungen werden im folgenden beschrieben zusammen mit dem Verfahren. Im einzelnen zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen konischen Mast ohne Armierungen Fig. 2- ist ein entsprechender Längsschnitt, der mit vorgespannten Seilen (Fasern) armiert ist Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch das äussere Stahlrohr der Form Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch das innere Stahlrohr der Form, dem sogenannten Kern Fig. 5 stellt einen Längsschnitt durch die gesamte Forr bei der Durchführung des Formverf ahrens dar Fig. 6 ist ein Längsschnitt durch eine äussere Form zur Herstellung eines armierten Mastes Fig. 7 ist ein Querschnitt gemäss VII-VII von Fig. 6 Fig. 8 bis 10 zeigen verschiedene Querschnittsformen von nach der Erfindung hergestellten konischen Masten Die Wand des konischen Mastes nach Fig. 1 ist ein sogenanntes Laminat, bestehend aus einem Trägermaterial wie Glasfasergewebe, Textilfasergewebe und einem erhärteten Bindemittel, nämlich einem Kunststoffharz.
Der Mast nach Fig. 2 besteht aus dem gleichen Werkstoff, jedoch sind zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit in das Laminat auf Zug vorgespannte Seile 2 oder Fasern eingebettet.
Die Form zur Herstellung der Maste besteht aus einer Form gem. Figur 3 und aus einer inneren Form gem. Figur 4. Die zusammengesetzte funktionsfähige Form ergibt sich aus Figur 5.
Die äussere Form weist ein konisches Stahlrohr 20 auf, das mit einer Aufhängevorrichtung 23 lotrecht aufgehängt ist, wobei der grössere Durchmesser unten angeordnet ist.
Endseitig sind am Stahlrohr Flansche 21 und 22 angeschweisst. An der Stirnfläche des oberen Flansches 21 sind in radialer Anordnung Nuten 2lagebildet. Deckungsgleiche Nuten 22a sind auch an der Stirnfläche des Flansches 22 gebildet.
Auf den Flansch 22 ist ein Ring 25 aufgesetzt mit radialen Bohrungen 25a, die jeweils die radialen Nuten 22a fortsetzen. Für jede Bohrung 25a ist eine Klemmschraube 25b vorgesehen.
Die Aussenform nach Fig. 3 ist geeignet zur Aufnahme von Seilen oder Fasern als Armierung. Die Seile werden durch gezogen, ihre Enden werden in die radialen Nuten 21a bezw 22a eingelegt. Oben werden die Seile jeweils durch Knoten gehalten, unten werden sie durch die Bohrungen des Ringes 25 gezogen. Jedes Seil wird, nachdem es die gewünschte Vorspannung erhalten hat, mit der Klemmschraube festgehalten, so dass die Zugspannung bestehen bleibt.
Die innere Form nach Fig. 4 besteht ebenfalls aus einem konischen Stahlrohr, das oben und unten geschlossen ist und ein Flüssigkeitsgefäss darstellt. Über die gesamte Länge des Stahlrohres 30 ist ein Gummischlauch 34 aufgezogen. Für die Zuführung von Wasser ist unten ein Füll stutzen 33 vorgesehen. Ihm ist ein Üerlaufstutzen 32 mit einem Druckbegrenzungsventil 32a zugeordnet. In der Wand des Stahlrohres 30 sind Löcher 31, die sich jedoch mit auf den Endbereich ## dem grösseren Durchmesser beschränken. An diesen schliesst sich ein längerer geschlossener Bereich 31a an.
Bei der Herstellung eines Mastes werden Glasfasermatten auf den Kern 30 nach Fig. 4 im wesentlichen über die gesamte Länge aufgewickelt. Um die losen Matten zu haltçn, kann noch zusätzlich ein Netz aufgewickelt werden.
Der Kern 30 mit der Umwicklung wird dann von unten in das Stahlrohr 20 eingeführt bis in die Funktionsstellung nach Fig. 5. Zur Zentrierung der beiden Rohre erden oben und unten jeweils Sperrflansche 24 bzw. 28 eingesetzt. Zylindrische Teile dieser Sperrflansche liegen einerseits an der Innenfläche des Stahlrohres 20 und andererseits aln Gummischlauch des Kernes anA.u#ie Sperr flansche werden Halteringe 26 bzw. 29 gesetzt. Diese Halteringe werden mit Schrauben 29 b mit den Sperrflanschen und den angeschweissten Flanschen 21 bw. 22 verbunden, Zur Abdichtung des Ringraumes sind Dichtungsringe 29a bzw. 26a eingelegt. Oben und unten ist der die Glasfaser ~ matten 36 aufnehmende Ringraum durch Konusflächen 24b bzw. 28b der Sperrflansche begrenzt.
Für die Zuleitung von flüssigem Kunststoff in den Ring~ raum ist im unteren Sperrflansch 28 ein Füllkanal 28a vorgesehen. Im oberen Sperrflansch 24 befindet sich ein flberlaufkanal 24a.
Nach der Montage der Form mit den beschriebenen Teilen beginnt das Verfahren damit, dass der flüssige Kunststoff über den Füllkanal 28a in den Ringraum eingefüllt wird. Es wird nur soviel Kunststoff eingefüllt, wie für die Herstellung eines Mastes benötigt wird. Im allgemei nen reicht eine Füllung über ein Viertel bis ein Drittel der Gesamthöhe aus.
Im Anschluss daran wird der Kern vollständig mit Wasser gefüllt bis zum Uberlaufstutzen, wo am Druckbegrenzungs ventil 32a ein Druck eingestellt ist. Der Druck des Wassers wird bis auf den am Ventil 32a eingestellten Druck erhöht. Dabei gelangt das Wasser über die Löcher 31 im Stahlrohr 30 in den Ringraum,wobei der Gummischlauch 34 zunächst unten abgehoben wird, so dass die Matten gegen die Innenfläche' des Rohres 20 gedrückt werden. Durch Ansteigen des Wasserdruckes setzt sich das Abheben des Schlauches mehr und mehr nach oben bis zum oberen Ende der Form fort.
Der flüssige Kunststoff wird dabei gezwungen, ebenfalls im Ringraum bis zum oberen Ende zu fliessen. Wenn der flüssige Kunststoff am Überlaufkanal 24a austritt, be steht die Gewähr, dass der Ringraum vollständig gefüllt ist.
Nach dem Erhärten des Kunststoffs wird das Wasser abgelassen. Durch den Druckabfall legt sich der Schlauch auch wieder an den Kern an. Nach der Montage der Halte ringe und der Sperrflansche und nach Herausziehen des Kernes kann der fertige Mast entnommen werden.
Durch die Konusfläche 28b an den Sperrflanschen wird die Abwinkelung des Schlauches unter dem Einfluß des Wasserdruckes gering gehalten, womit auch die met'hat nische Beanspruchung des Schlauches so gering wie möglich bleibt.
Wenn ein Mast mit einer Armierung hergestellt werden soll, so werden Glasfasermatten 4 auch in das äussere Stahlrohr 20 eingelegt. Dann werden die Seile bzw.
Fasern 2 eingezogen, gespannt und mittels der auben 25b festgeklemmt. In das Stahlrohr 20 wird dar ein ebenfalls umwickelter Kern eingesetzt, wonach das Verfahren in der bereits beschriebenen Weise weiter gefühl wird.
Während die Bohrungen 25a für die radiale Führung der Seile nach Fig. 3 in einen besonderen Ring 25 gebildet sind, befinden sie sich bei der Form nach Fig. 6 unmittelbar im Flansch 22.
Nach dem Verfahren der Anmeldung können nicht nur kreisrunde. Mast-Querschnitte hergestellt werden, sonder auch solche, wie auf Fig. 8 dargestellt sind.
Es kann auch ein Mast-Querschnitt nach Fig. 9 hergestellt werden, an dem aussen Nuten 43 sind. Bei der Herstellen eines solchen Querschnitts wird nur der Kern umwickelt.
Zur Bildung der Nuten werden entsprechend geformte Stäbe 44 an die Wand der Aussenform g#elegt. Die Stäbe werden nach Erhärten des Kunststoffes gezogen.
Ein Mast mit dem Querschnitt nach Fig. 10 weist Kanäle 45 auf. Bei der Herstellung eines solchen Mastes ist es erforderlich, einerseits Matten. auf den Kern aufzulegen, andererseits auch Matten in die äussere Form einzulegen.
Die Kanäle 45 bilden sich durch zwischengelegte Stäbe 4 die nach der Entformung wieder gezogen werden.
Nach dem gleichen Verfahren ist es auch möglich, Metall einlagen 47 nach Fig. 11 vollständig in die Mastwand einzubetten.,, Das Verfahren lässt sich auch so durchführen, dass durch entsprechende Einlagen in die Form nach Fig. 1.2 Ausnehmungen 48 für Türen entstehen.

Claims

Patentansprüche 1. Form zur Herstellung konischer Maste aus glasfaserververstärktem Kunststoff mit folgenden Merkmalen: - es ist ein konisches Stahlrohr (Aussenrohr) pendel d aufgehängt, wobei der grössere Durchmesser unten ist - es ist ein weiteres konisches Stahlrohr (Innenrohr, Kern) vorgesehen, etwas länger, jedoch im Durchmesser etwas kleiner als das äussere Stahlrohr, als Wassergefäss ausgebildet mit endseitigen Wasser stutzen - in der Wand des Innenrohres sind Löcher gebildet - - auf das Innenrohr ist im wesentlichen über die gesamte Rohrlänge ein Gummischlauch aufgezogen - mittels endseitiger Montageflansche ist das Innenrohr konzentrisch im Aussenrohr montierbar - in der Betriebsstellung sind die Wasserstutzen frei und zwischen den Rohren ist ein abgedichteter Ringraum gebildet - in jedem Montageflansch ist ein Kanal gebildet, der zum Ringraum führt - nach dem Patent 29 o2 190, gekennzeichnet durch folgende weitere Merkmale: - die Löcher (31) am Innenrohr sind auf den unteren Endbereich beschränkt - am Überlaufstutzen (32) des Innenrohre ist ein Druckbegrenzungsventil (32a) montiert.
2. Verfahren zur Herstellung konischer Maste aus glasfaserverstärktem Kunststoff mit einer Form nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: - Glasfasermatten (4,36) werden auf das Innenrohr (30) und/oder auf die Innenfläche des Aussenrohres (20) auf- gebracht das Innenrohr wird mit Hilfe der Montageflansche im Aussenrohr zentrisch montiert es wird flüssiger Kunststoff von unten in den Ringraum injiziert, beschränkt auf das für den Mast benötigte Volumen nach Auffüllen des Innenrohres mit einer Flüssigkeit vom Füllkanal (28a) aus wird der Flüssigkeitsdruck durch eine Einstellung des Druckbegrenzungsventil derart erhöht, dass sich der Schlauch über die gesamte Länge des Ringraumes um ein gleiches Mass vom Kern abhebt nach dem Erhärten des Kunststoffes wird das Wasser abgelassen, die Montageflansche werden gelöst und das Rohr entnommen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Flüssigkeit Wasser verwendet wird, dessen spezifisches Gewicht durch einen Zusatz erhöht ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flüssigkeit mit einem höheren spezifischen Gewicht als Wasser verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit angewärmt wird.
6. Form nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - an jedem Ende des Aussenrohres sind Flansche (21, 22) angeschweisst - an jedem Ende ist ein Sperrflansch gesetzt mit folgen den Merkmalen: ein zylindrischer Teil des Sperrflansches liegt an de zylindrischen Innenfläche des Aussenrohres und am Gummischlauch des Innenrohres an - zum'Ringraum hin ist an jedem Sperrflansch eine Konus~~ fläche (24b, 28b) gebildet an jedem. Sperrflansch ist ein zum Ringraum führender Kanal (24a, 28a) vorgesehen - jedem Sperrflansch ist ein das Innenrohr umgebender Haltering (26, 29) zugeordnet - mittels Schrauben (26b; 29b) werden jeweils endseitig die Flansche und der Haltering miteinander verbunden
7. Form nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - an der Stirnfläche eines Flansches (21) der Aussenform (20) sind radiale Nuten (21a) gebildet - im andern Flansch (22) sind deckungsgleich radiale Bohrungen gebildet, denen jeweils eine Klemmvorrichtung zugeordnet ist.
8. Form nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Ring (25), der auf einen Flansch (22) aufgesetzt werden kann am Ring radiale Bohrungen (25a) gebildet sind, welche radiale Nuten (22a) am Flansch verlängerh und jeweils eine Klemmschraube (25b) aufweisen.
9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das in die äussere Form (20) nach Einlegen einer Glasfaser matte (4) zugfeste Seile (2) oder Fasern in Längsrichtung eingezogen und vor Erhärten des Kunststoffes gespannt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das in die äussere Form unmittelbar auf die Formoberfläche oder auf eine vorher eingelegte Matte Stäbe (44, 46) eingelegt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die äussere Form unmittelbar auf die Forminnenfläche oder auf eine vorher eingelegte Matte Metalleinlagedeingelegt werden.
12. Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie den Querschnitt eines gleichseitigen Dreiecks, eines Quadrates oder eines gleichseitigen Vieleckes hat.