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Rohrmantel aus faserverstärktem Kunststoff
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Die Erfindung betrifft einen Rohrmantel aus faserverstärktem Kunststoff
zur Umhüllung eines Stranges, dessen Oberfläche elastisch verformbar ist, bestehend
aus zwei Rohrsegmenten, die ineinandergreifende Verbindungselemente aufweisen.
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Wenn ein Strang, wie z.B. ein Kabel, ein Schlauch o.dgl. mit einer
Umhüllung aus faserverstärktem Kunststoff zu versehen ist, so kann diese Umhüllung
in einem Pultrusionsverfahren erzeugt werden. Dabei wird in üblicher Weise in einem
Formhohlraum die rohrförmige, faserverstärkte Kunstharzhüllmasse gebildet und thermisch
ausgehärtet, wobei gleichzeitig durch eine geeignete Vorrichtung der zu umhüllende
Strang in den rohrförmigen Querschnitt eingeführt wird und diesen zusammen mit der
sich bildenden Umhüllung durchläuft.
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Nachteilig dabei ist, daß eine derartige Umhüllung nur
dort
erfolgen kann, wo eine entsprechend aufwendige maschinelle Einrichtung zur Verarbeitung
faserverstärkter Kunstharze zur Verfügung steht, und daß der zu umhüllende Strang
durch den Prozeß der Härtung thermisch belastet wird. Außerdem ist die Arbeitsweise
einer solchen Vorrichtung relativ langsam.
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Bei Lichtleiterkabeln, die als Freiluftkabel verwendet werden, ist
ein Rohrmantel erforderlich, der imstande ist, hohe Zugkräfte aufzunehmen und das
Kabel zu entlasten. Eine weitere Funktion dieses Rohrmantels besteht darin, das
Kabel gegen äußere Einflüsse zu schützen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rohrmantel der eingangs
genannten Art zu schaffen, der vorgefertigt werden kann, so daß die Möglichkeit
besteht, einen Strang im kontinuierlichen Verfahren fortlaufend in den Rohrmantel
einzubetten, wobei örtliche Spannungskonzentrationen in den Rohrsegmenten bei deren
gegenseitiger Verbindung vermieden werden sollen.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Rohrsegmente jeweils
eine Hälfte der Oberfläche des Stranges umschließen und daß die sich gegenseitig
verhakenden Verbindungselemente aneinanderliegende Führungsflächen aufweisen, die
in bezug auf die durch die inneren Stoß stellen hindurchgehenden Teilungsebenen
der Rohrsegmente unter einem solchen Winkel verlaufen, daß beide Rohrsegmente dadurch
zusammenfügbar sind, daß die inneren Stoßstellen mindestens eines der Rohrsegmente
ohne wesentliche Verformung gleichzeitig sowohl radial als auch tangential zum Strang
bewegt werden.
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Der erfindungsgemäße Rohrmantel besteht aus zwei Rohrsegmenten oder
Schalen aus faserverstärktem Kunststoff.
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Derartige Rohrsegmente kann man mit Rast- oder Schnappverbindungen
zusammengreifen lassen. Solche Rast- oder Schnappverbindungen erfordern jedoch eine
Verformung des jeweiligen Rohrsegmentes, wobei starke Spannungskonzentrationen an
den Rastnasen und im gegenüberliegenden Rohrsegment auftreten. Bei Rohrsegmenten
aus faserverstärktem Kunststoff verlaufen die Verstärkungsfasern nahezu ausschließlich
in Längsrichtung. In Querrichtung ist das Profil nur wenig belastbar. Insbesondere,
wenn mann versuchen würde, die Halbschale eines Rohrsegmentes aufzuweiten oder zusammenzudrücken,
würde die Gefahr der Spannungsrißbildung bestehen. Ein anderes Problem bei Rastverbindungen
besteht darin, daß Rastnasen mit relativ kleinem Querschnitt erforderlich sind.
Bei der Fertigung von Rohrsegmenten mit kleinformatigen spitzen Rastnasen kann nicht
sichergestellt werden, daß Verstärkungsfasern im Bereich der Rastnasen vorhanden
sind. Aus diesem Grunde könnten die Rastnasen beim Zusammensetzen der Rastverbindung
abbrechen.
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Nach der Erfindung erfolgt die Zusammensetzung der Rohrsegmente zu
dem Rohrmantel nicht dadurch, daß vorübergehend eines der Rohrsegmente aufgeweitet
und das andere zusammengedrückt wird, sondern die Rohrsegmente werden gegeneinander
verschoben, wobei die elastische Oberfläche des Stranges vorübergehend verformt
wird, die Rohrsegmente selbst aber keine wesentliche Verformung erleiden. Wenn ein
Strang in dem Rohrmantel nicht vorhanden ist, können die Rohrsegmente praktisch
ohne Ausübung irgendeiner Kraft zusammengesetzt und auch wieder gelöst werden. Der
eigentliche Halt der Rohr-
segmente aneinander wird dadurch bewirkt,
daß der von den Rohrsegmenten umschlossene Strang das Innere des Rohrmantels nahezu
vollständig ausfüllt und eine gegenseitige Verschiebung der Rohrsegmente behindert.
Der Mantel des Stranges besteht aus einem Elastomermaterial, das sich nach einer
Verformung wieder zurückbildet. Diese Rückbildungsfähigkeit des Stranges wird bei
dem erfindungsgemäßen Rohrmantel ausgenutzt, um die Rohrsegmente miteinander zu
verrasten. Die Rohrsegmente können relativ zueinander entlang ihrer Führungsflächen
gleiten. Die Führungsflächen sind so ausgerichtet, daß, wenn ein solches Gleiten
stattfindet, beide Rohrsegmente mit einer Komponente, die in der Teilungsebene verläuft,
relativ zueinander bewegt werden, so daß es erforderlich ist, den Mantel des Stranges
vorübergehend zu verformen, wenn die Rohrsegmente in gegenseitigen Eingriff gebracht
werden sollen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Rohrsegmente einander gleich sind. Beide Rohrsegmente können einschließlich
ihrer Verbindungselemente mit einer einzigen Form hergestellt werden. Die Verbindungselemente
an den beiden Rändern eines Rohrsegmentes sind komplementär zueinander gestaltet.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Führungselemente eines jeden Rohrsegmentes an mindestens einem Ende durch
eine radial zum Strang verlaufende Anschlagfläche begrenzt ist.
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Zweckmäßigerweise sind an jedem Rand des Rohrsegmentes zwei radiale
Anschlagflächen zu beiden Seiten der Führungsfläche vorgesehen. Durch die radialen
Anschlagflächen wird bewirkt, daß die Rohrsegmente voll-
flächig
gegeneinanderliegen und daß tangentiale Kräfte optimal zwischen den beiden Rohrsegmenten
übertragen werden können. Dies erhöht die Widerstandsfähigkeit des zusammengesetzten
Rohrmantels gegen radiales Zusammendrücken.
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Die Rohrsegmente können an ihren aneinanderliegenden Führungsflächen
und/oder Anschlagflächen miteinander verklebt sein.
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Zur Vermeidung spitzer Vorsprünge bzw. Nasen im Profil der Rohrsegmente
sind die Übergänge zwischen den Führungsflächen und den Anschlagflächen abgerundet.
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Dadurch wird die Gefahr der Beschädigung der Vorsprünge oder Nasen
beim Zusammenfügen der Rohrsegmente verringert.
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Der erfindungsgemäße Rohrmantel eignet sich insbesondere zum Umhüllen
von Lichtleiterkabeln, er kann jedoch auch für andere strangförmige Gegenstände,
wie Stromleiterkabel oder Schläuche, verwendet werden, sofern diese Stränge eine
elastisch verformbare Oberfläche haben.
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Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die vorgefertigten Rohrsegmente
des Rohrmantels im Durchlaufverfahren kontinuierlich fortlaufend miteinander verbunden
und geschlossen werden können, um einen endlosen Strang zu umhüllen.
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Der Strang muß nicht notwendigerweise runden Querschnitt haben. In
jedem Fall sollte der Innenquerschnitt des Rohrmantels dem Außenquerschnitt des
Stranges im wesentlichen angepaßt sein. Dabei kann zwischen
der
Außenfläche des Stranges und der Innenfläche des Rohrmantels ein geringfügiges Spiel
bestehen, so daß der Strang sich in Längsrichtung des Rohrmantels verschieben und
frei einstellen kann.
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Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
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In der Zeichnung ist ein Querschnitt des Rohrmantels mit darin enthaltenem
Strang dargestellt.
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Der Rohrmantel 1 besteht aus den beiden Rohrsegmenten 2 und 3, die
einander gleich sind, d.h. mit demselben Formwerkzeug hergestellt sein können.
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Der aus den Rohrsegmenten 2 und 3 gebildete Rohrmantel 1 ist hohl,
d.h. er weist einen längslaufenden Kanal 4 mit kreisförmigem Querschnitt auf. In
diesem Kanal 4 befindet sich der Strang 5, bei dem es sich im vorliegenden Fall
um ein Lichtleiterkabel handelt. Dieses Kabel enthält mehrere Lichtleiter 6 aus
Hohlfasern aus Glasmaterial. Jeder Lichtleiter 6 ist mit einem Schutzmantel 7 umhüllt.
Außerdem sind in dem Strang 5 noch längslaufende Verstärkungselemente 8 enthalten.
Die Schutzmäntel 7 und Elemente 8 sind in einen Mantel 9 aus Elastomermaterial eingebettet.
Dieser Mantel umhüllt sämtliche Kabelteile. Er besteht aus thermoplastischem Kunststoff
und hat eine solche Dicke, daß er durch Einwirkung äußerer Kräfte verformt werden
kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Lichtleiter 6 beschädigt werden. Der
Strang 5 wird mit allen in ihm enthaltenen Elementen vorgefertigt und anschließend
im kontinuierlichen Durchlaufverfahren mit dem Rohrmantel 1 umhüllt.
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Die beiden Rohrsegmente 2 und 3 weisen an einem Rand außen eine umfangsmäßig
vorstehende Nase 10 auf, die in eine entsprechende Ausnehmung des anderen Randes
des entgegengesetzten Rohrsegmentes eingreift. Die Nase 10 wird an ihrer dem Strang
5 zugewandten Seite durch die Führungsfläche 11, an der entgegengesetzten Seite
durch die Umfangsfläche 12 des Rohrsegmentes und an ihrem Ende durch die Anschlagfläche
13 begrenzt. Das Rohrsegment endet unterhalb der Nase 10 in einer weiteren Anschlagfläche
14. Jede der beiden Anschlagflächen 13 und 14 ist radial zu dem Strang 5 ausgerichtet,
d.h.
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die Verlängerung einer jeden Anschlagfläche geht durch die Mittelachse
des Stranges 5 hindurch.
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Jede Führungsfläche 11 bildet mit den an sie angrenzenden Anschlagflächen
13 und 14 einen Z-förmigen Verlauf.
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Dies bedeutet, daß die Nase 10 eine Hinterschneidung bildet, in die
der Vorsprung 15 des anderen Rohrsegmentes so vorsteht, daß er die Hinterschneidung
ausfüllt.
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Die beiden Anschlagflächen 14 enden an der Wand des kreisförmigen
Kanals 4 und bilden dort die inneren Stoßstellen 16, die gegeneinander um 1800 -
bezogen auf den Strang 5 - entgegengesetzt sind. Durch die inneren Stoß stellen
16 geht die Teilungsebene 17 hindurch, in der die Rohrsegmente gegeneinanderstoßen.
Man erkennt, daß die Nase 10 eines jeden Rohrsegmentes über die Teilungsebene 17
hinausragt. Die Führungsfläche 11 verläuft zu der Teilungsebene 17 unter einem spitzen
Winkel a. Die Führungsfläche 11 liegt vollflächig an der Führungsfläche 18 des anderen
Rohrsegmentes an.
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Aus der Zeichnung ersieht man, daß die beiden Rohrsegmente 2 und 3
leicht ineinandergefügt werden können, wenn der Strang 5 in dem Kanal 4 nicht vorhanden
ist.
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Es wäre lediglich erforderlich, das obere Rohrsegment 2 festzuhalten
und das untere Rohrsegment 3 in Richtung des Pfeiles 19 parallel zu den Führungsflächen
11 und 18 zu bewegen. Wenn jedoch in das eine Rohrsegment 2 der Strang 5 eingelegt
ist, kann das Ineinanderfügen der Rohrsegmente nur dadurch geschehen, daß der Mantel
9 vorübergehend zusammengedrückt wird. Da die Führungsflächen 11 und 18 aufeinander
gleiten müssen und da die Richtung dieser Führungsflächen es erforderlich macht,
daß die inneren Stoß stellen 16 mit einer radialen Komponente 19a und einer tangentialen
Komponente 19b zum Strang 5 verschoben werden müssen, damit die zu den Führungsflächen
11 und 18 parallele Bewegungsrichtung des Pfeiles 19 entsteht, muß der Mantel 9
des Stranges 5 vorübergehend elastisch verformt werden, um die Verbindungselemente
zum Einrasten zu bringen. Andererseits verhindert der Mantel 9 danach das Auseinanderziehen
der Rohrsegmente.
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Zum Zusammenfügen der Rohrsegmente ist es nicht erforderlich, eines
der im Querschnitt schalenförmigen Rohrsegmente aufzuweiten oder zusammenzudrücken.
Der erforderliche Verformungsweg wird ganz überwiegend durch Verformung des Stranges
5 aufgebracht. Auf diese Weise wird verhindert, daß an den Rohrsegmenten örtliche
Spitzenbelastungen entstehen. Wenn die Rohrsegmente ineinandergefügt sind, liegen
sie in den Stoßbereichen vollflächig aneinander an, so daß der entstehende Rohrmantel
keine Hohlräume hat.
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Jedes der Rohrsegmente 2 und 3 enthält (nicht dargestellte) längslaufende
Verstärkungsfasern, die in ein Kunstharz eingebettet sind. Diese Verstärkungsfasern
befinden sich auch im Bereich der Nase 10. Die Übergänge zwischen der Anschlagfläche
14 und der Führungsfläche 18, zwischen der Führungsfläche 18 und der Anschlagfläche
13 sowie zwischen der Anschlagfläche 13 und der Umfangsfläche 12 sind sämtlich abgerundet.
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Bevor die Rohrsegmente gegeneinandergesetzt werden, können einige
oder alle der später aneinanderstoßenden Flächen mit einem Kleber bestrichen werden,
so daß die Verbindung der Rohrsegmente nicht mehr zerstörungsfrei gelöst werden
kann.
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Im Anschluß an das Zusammenfügen der Rohrsegmente kann der Rohrmantel
1 noch mit einer weiteren Umhüllung 20 umgeben werden.
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