DE3816451A1 - Mehrschichtiger kunststoffmast - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen rohrförmigen Kunststoffmast mit konischem Mastkörper und einem mehrschichtigen Wandaufbau.

Bekannt ist ein derartiger Mast (DE-OS 20 23 244), dessen Wand aus einer äußeren, nichttragenden Kunststoffhülle besteht, an die sich nach innen eine Tragschicht aus Integralschaum mit darin angeordneter metallischer Bewehrung anschließt.

Im Vergleich zu anderen bekannten Masten mit einer Rohrwand aus glasfaserverstärktem Kunststoff soll die metallische Bewehrung die Biegesteifigkeit des Mastes soweit vergrößern, daß er auch für Freileitungen mit erheblichem seitlichem Spit­ zenzug verwendet werden kann.

Die geringe Festigkeit des Integralschaumes reicht jedoch nicht zur Aufnahme der hohen Verbundspannungen zwischen Bewehrung und Schaum aus. Sie verhindert auch nicht das Ausknicken der im Druckbereich des Querschnittes liegenden Längsbewehrung.

Der Ersatz des Integralschaumes durch kunststoffgebundenen Be­ ton, z. B. gemäß DE 32 42 161, führt zwar zur angestrebten Biege­ steifigkeit, vergrößert aber das Gewicht des Mastes so sehr, daß ein wesentlicher Vorteil der Kunststoffmasten, nämlich ein­ fache Handhabung durch geringes Gewicht, verlorengeht.

Es ist weiterhin bekannt, die Biegesteifigkeit eines Mastes durch Vergrößerung des Mastdurchmessers zu erhöhen. Um die dün­ ne, einschalige Rohrwand solcher Masten gegen örtliches Beulen im Druckbereich zu sichern, wird vorgeschlagen (EP 86 401 076.4), sie als doppelwandiges Rohr mit einer dazwischen liegenden leich­ ten Stützschicht auszubilden. Diese Ausführungsform führt je­ doch zu hohen Herstellkosten.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Steifigkeit eines rohrförmigen Kunststoffmastes zu erhö­ hen, dabei ein möglichst geringes Mastgewicht einzuhalten und einen einfachen, leicht auszuführenden Wandaufbau zu schaf­ fen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Mastes besteht in den günstigen Eigenschaften der Stützschicht. Aufgrund der Werkstoffauswahl und des Herstellungsverfahrens verhält sie sich unterschiedlich bei Druck- bzw. Zugbeanspruchung.

Druckkräfte werden im wesentlichen durch das von Korn zu Korn tragende Korngerüst der Füllstoffe übertragen. Die dabei ent­ stehenden geringen Verformungen hängen weitgehend vom Elasti­ zitätsmodul der Füllstoffe ab. Sie liegen bei Verwendung von geeigneten hochfesten, mineralischen Leichtzuschlagstoffen in der Größenordnung der Tragschichtverformungen.

Zugkräfte hingegen werden von der Stützschicht nur in sehr geringem Maße übertragen, weil der dehnbare Kunststoff des Bin­ demittels sich schon bei geringer Beanspruchung stark verformt und alle Kräfte von der steifen Tragschicht aufgenommen wer­ den.

Die Eigenschaften der Stützschicht wirken sich im Verbund mit der äußeren dünnen Tragschicht in folgender Weise aus:

Bei Längsbiegung des Mastes steht auf der Druckseite des Mast­ querschnittes auch die Stützschicht unter Druck. Sie verformt sich nur wenig, steift somit die dünne Tragschicht wirkungs­ voll aus und entlastet die Tragschicht zusätzlich noch dadurch, daß sie einen Teil der Längsdruckkräfte übernimmt.

Auf der Zugseite des Mastquerschnittes hingegen übernimmt die steife Tragschicht nahezu die gesamte Last, während die unter Zug weiche Stützschicht den Tragschichtverformungen ohne Riß­ bildung folgt.

Unter hoher Belastung durch Spitzenzugkräfte verformt sich auch der Querschnitt des Mastes aufgrund des sogenannten "Brazier"- Effektes. Durch die Stützschicht werden diese Verformungen vermindert.

Bei schwingender Belastung des Mastes bewirkt die Stützschicht eine zusätzliche Dämpfung.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Gesamtquerschnitt des erfindungsgemäßen Mastes,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des Quer­ schnitts gemäß Fig. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte Querschnitt des erfindungsgemäßen Mastes zeigt den mehrschichtigen Wandaufbau mit der äußeren, dünnen Tragschicht 1 aus faserverstärktem Kunststoff und der inneren Stützschicht 2. Die Dicke der Tragschicht 1 richtet sich nach dem konstruktiv notwendigen Minimum. Der Mastdurch­ messer wird dann abhängig von der Belastung oder der geforder­ ten Steifigkeit möglichst groß gewählt. Das örtliche Beulen der Tragschicht 1 wird durch die Verbindung mit der entsprechend bemessenen Stützschicht 2 verhindert.

Der vergrößerte Ausschnitt der Mastwand gemäß Fig. 2 zeigt den Aufbau der Stützschicht 2 mit einem Korngerüst aus leichten, hochfesten Füllstoffen 2′ und einem dehnbaren Kunststoff als Bindemittel 2′′. Als Füllstoffe 2′ kommen vor allem mineralische Leichtzuschlagstoffe in Frage wie z. B. Blähton oder Blähschie­ fer, die eine möglichst hohe Kornfestigkeit und einen den Verformungen der Tragschicht entsprechenden Elastizitätsmodul aufweisen. Als Bindemittel 2′′ sind z. B. aufschäumbare Poly­ ester- oder Polyurethanharze vorgesehen.

Die in Fig. 2 dargestellte Korngrößenverteilung der Füllstoffe 2′, die mit Feinanteilen an der Tragschicht 1 beginnt und dann nach innen mit gröberen Anteilen endet, hat den Zweck, beide Schichten flächig miteinander zu verbinden und einen stetigen Übergang zwischen den Schichten zu schaffen.

Der erfindungsgemäße Wandaufbau des Mastes gemäß Fig. 2 ist für die Herstellung im Schleuderverfahren besonders geeignet.

Nach dem Einbringen der Tragschicht 1 ist zunächst eine hohe Formendrehzahl notwendig, um Lufteinschlüsse zwischen Harz und Fasern zu beseitigen und eine vollständige Benetzung aller Fa­ sern zu erreichen.

Beim Einbringen der Füllstoffe 2′ hingegen wird die Drehzahl soweit verringert, daß eine gezielte Entmischung der Korngrup­ pen nach spezifischem Gewicht entsteht und sich damit die ge­ wünschte vorher beschriebene Korngrößenverteilung und das von Korn zu Korn tragende Korngerüst einstellen.

Das Bindemittel 2′′ wird durch den Schleudergang zunächst gegen die Innenseite der Tragschicht 1 gedrückt. Das Aufschäumen des Bindemittels 2′′, das z. B. durch die Wärmeentwicklung des po­ lymerisierenden Harzes ausgelöst wird, drückt das Material durch die Hohlräume des Korngerüsts zurück nach innen. Die For­ mendrehzahl wird dabei in der Weise gesteuert, daß einerseits das tragende Korngerüst erhalten bleibt und andererseits das Aufschäumen des Bindemittels 2′′ nicht durch zu starke Zentrifu­ galkräfte behindert wird.

Claims (5)

1. Rohrförmiger Kunststoffmast mit konischem Mastkörper und einem mehrschichtigen Wandaufbau, dadurch gekennzeichnet, daß
eine äußere, dünne Tragschicht (1) aus faserverstärktem Kunststoff durch eine innere Stützschicht (2) ausgesteift wird, die sich aus leichten, hochfesten Füllstoffen (2′) und einem dehnbaren Kunststoff als Bindemittel (2′′) zusammensetzt.

2. Rohrförmiger Kunststoffmast nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Füllstoffe (2′) aus mineralischen Leicht­ zuschlagstoffen bestehen.

3. Rohrförmiger Kunststoffmast nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffe (2′) aus mehreren Korngrup­ pen bestehen, deren spezifisches Gewicht mit wachsendem Korn­ durchmesser abnimmt.

4. Rohrförmiger Kunststoffmast nach Anspruch 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Bindemittel (2′′) aus einem auf­ geschäumten Reaktionsharz besteht.

5. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffmastes ge­ mäß Anspruch 1 mit dem Schleuderverfahren, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach dem Einbringen und Verdichten der Tragschicht (1) die Stützschicht (2) eingebracht und durch Anpassung der Formendrehzahl soweit verdichtet wird, daß sich ein von Korn zu Korn tragendes Korngerüst der Füllstoffe (2′) ausbildet und das Bindemittel (2′′) die Hohlräume zwischen den Füllstoffen (2′) ausfüllt.