NO862036L - Baerestolpe av fiberforsterket plast, saerlig for elektriske ledninger og innretning for aa utfoere omvikling av fibre rundt stolpen. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en bærestolpe utført i plastmateriale og tiltenkt særlig å bære elektriske ledninger, idet stolpen er forsterket med en fiberomvikling anordnet tangensielt i forhold til bærestolpens hoved- eller lengdeakse .

Oppfinnelsen angår videre en innretning for å ut-føre fiberomviklingen av slike bærestolper.

Det er tidligere kjent plastbærestolper med glass-fiberforsterkning hvis fibre ligger i stolpens lengderetning. Slike bærestolper har gjerne et tverrsnitt som gradvis avtar fra stolpens nederste del og til dennes topp i samsvar med det bøyemoment som typisk påvirker en slik stolpe.

Følgelig har slike stolper hovedsakelig en avkor-tet kjegleform.

Likeledes kjenner man elektriske bæremaster

eller -stolper utført i plastmateriale og av den nå omtalte type, hvilke er forsterket utvendig med en fiberomvikling. I de kjente utførelser utføres fiberomviklingen ved å påføre en fiberduk som er impregnert med upolymerisert resin på den kjegleformede stolpe, idet omviklingen følger en viss vinkel i forhold til stolpens lengdeakse. Dette foregår ved at stolpen dreies om sin lengdeakse samtidig som fiberduken forskyves parallelt med denne akse under dreiningen, og med en retning fra stolpens nederste del mot dennes topp. I de kjente utførelser danner fiberomviklingen en konstant stig-ning langs hele stolpens lengde, slik at fibertettheten er jevnt fordelt over stolpens fulle lengde.

Fibrene forbindes fast med plaststolpen ved poly-merisering av den resin som omslutter fibrene.

Ifølge DE-patentsøknad 3 039 141 i navnet Vulkan Werk, kjennes en plaststolpe hovedsakelig tiltenkt å bære elektriske ledninger og som er forsterket med en fiberomvikling, idet tettheten av omviklingens fibre gradvis avtar fra stolpens nederste del mot dennes topp. Imidlertid omhandler dette dokument en bærestolpe som består av stolpeelementer sammenføyet butt-til-butt, og fiberomviklingen benyttes hovedsakelig for sammenføyning av disse elementer.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å finne en økonomisk og effektiv måte å fremskaffe en plastbærestolpe

som utvendig er forsterket med en fiberomvikling.

Dette er oppnådd ved at det er skaffet til veie

en bærestolpe av plastmateriale for å bære hovedsakelig elektriske ledninger og forsterket med en omvikling av fibre, idet tettheten av de omviklede fibre gradvis avtar fra den nederste ende av stolpen og mot dennes topp, idet bærestolpen er kjennetegnet ved at den er utført i ett enkelt stykke ved trekkekstrudering.

Fortrinnsvis er bærestolpen anordnet slik at plastmaterialet er forsterket med fibre som strekker seg i stolpens lengderetning.

I samsvar med oppfinnelsen lages først en sylindrisk bærestolpe i ett stykke i en trekkeprosess "pultrusion" som er enkel og prisgunstig, og stolpen får allerede da en svært god mekanisk strekkfasthet i lengderetningen.

Uttrykket "sylindrisk" som er anvendt her, bør tolkes i noe videre forstand, i og med at uttrykket skal dekke enhver seksjon som fremviser en utvendig konveks form.

Etter at bærestolpen forsterkes med fibre hvis om-viklingstetthet gradvis avtar fra stolpens nederste del mot toppen, får bærestolpen mekaniske egenskaper som tilsvarer en stolpe med gradvis avtagende tverrsnitt nedenfra og oppover og som er ansett som optimal for å bære elektriske ledninger.

Ifølge en foretrukket versjon av oppfinnelsen, øker vinkelen mellom omviklingsfibrenes retning og stolpens lengdeakse gradvis nedenfra og oppover langs stolpen. Denne vinkelendring for fiberomviklingen tillater samtidig en gradvis endring av fibertettheten langs stolpen.

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, omfatter bærestolpen i det minste to lag av fibre utenpå hverandre, idet vinkelen mellom fibrene i det andre lag i forhold til bærestolpens lengdeakse er lik, men motsatt rettet vinkelen for det første omviklingslag.

På denne måte er det mulig å kompensere ved overlapping de mellomrom som i det første omviklingslag dannes mellom de enkelte fiberbunter, og da særlig nær stolpens topp.

Ifølge en annen særegenhet ved foreliggende oppfinnelse, er stolpens øverste parti er dekket av en hette av elektrisk isolerende materiale og som omfatter støtter for feste av elektriske ledninger,og hvor det parti ved toppen av spalten som er dekket av hetten har en tettere fiberomvikling ved støttene enn i partiene mellom disse.

Oppfinnelsen muliggjør således en forsterkning av stolpen i området hvor festene for ledningene er plassert, siden disse områder på stolpen påkjennes av relativt betyde-lige mekaniske spenninger.

Ifølge nok et aspekt ved oppfinnelsen er det skaffet til veie en innretning for å utføre omvikling av fibre rundt en sylindrisk bærestolpe i samsvar med oppfinnelsen omfattende organer for å føre en fiberduk som er impregnert med upolymerisert resin rundt stolpen i en viss vinkel i forhold til dennes lengdeakse, organer for å dreie stolpen om sin lengdeakse, og organer for å forskyve fiberdukens fiberbunter parallelt med lengdeaksen og fra stolpens nederste del i retning mot dennes topp under dreiningen,

idet innretningen er kjennetegnet ved at den omfatter organer for samtidig omvikling av et antall parallelle fiberbunter rundt bærestolpen og organer for gradvis økning av avstanden mellom de innbyrdes fiberbunter under forskyvningen av disse mellom stolpens nederste del og dennes topp.

Ytterligere særegenheter og fordeler med den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den etterfølgende beskri-velse og de ledsagende tegninger som eksemplifiserer oppfinnelsen, og hvor fig. 1 viser et brutt oppriss av en forsterket bærestolpe i samsvar med oppfinnelsen, fig. 2 viser skjematisk den avbrutte stolpe under omvikling av fiberfor-sterkning ved hjelp av innretningen i samsvar med oppfinnelsen, fig. 3 er en perspektivskisse som viser en del av innretningen i samsvar med oppfinnelsen, fig. 4 er et planriss av en del av innretningen hvor parallellogrammene befinner seg i sin begynnelsesstilling som tilsvarer en tett omvikling av fiberbuntene, fig. 5 er en skisse som tilsvarer fig. 4, men hvor de deformerbare parallellogrammer nå er uttrukket, hvilket tilsvarer at fiberbuntene legges i en større innbyrdes avstand, fig. 6 er et endeutsnitt av innretningen og hvor støttesylinderen for fiberbuntene i tillegg er vist,

og fig. 7 er en skisse av innretningen vist på fig. 6 og sett

i samsvar med pilen F.

I den utførelse som er vist på fig. 1, fremgår i grove trekk anordningen av en bærestolpe 1 for å føre elektriske ledninger, når denne er utført av plastmateriale armert med fibre som strekker seg i stolpens lengderetning. Stolpen 1 er utført som et sylindrisk rør som f.eks. er frem-stilt ved trekking (pultrusion) og forsterket utvendig med en omvikling av fibre 2.

I samsvar med oppfinnelsen, avtar gradvis tettheten av fiberomviklingen fra stolpens nederste del mot toppen, hvilket simulerer en svakt konisk form for bærestolpen .

Fordelingen av fibrene er slik at stolpen får en maksimal bøyestivhet og motstand mot knekking ved sin nederste del, men hvor motstanden mot slike påkjenninger gradvis avtar mot stolpens topp, helt tilsvarende det som kjennes fra konvensjonelle, avsmalnende bærestolper.

Som det fremgår av fig. 2, øker vinkelen otQ, mellom fibrenes 2 lengderetning i omviklingen og bærestolpens 1 lengdeakse X-X' fra stolpens nederste del mot dennes topp.

Fortrinnsvis dekkes den sylindriske stolpe 1 av

i det minste to lag av fibre 2 utenpå hverandre, idet vinkelen mellom fibrene i det andre lag i forhold til bærestolpens lengdeakse er lik, men motsatt rettet vinkelen ( otQ, ot )

I det utførelseseksempel som er vist på fig. 1,

ser man likeledes at stolpens 1 øverste parti dekkes av en hette 3 av elektrisk isolerende materiale, såsom en silikon-resin eller -harpiks, og med en bølget ytterside som omfatter støtter 4, 5, 6 for feste av elektriske ledninger eller kabler. Det parti av stolpen som dekkes av hetten 3 har på høyde med støttene 4, 5, 6 områder 4a, 5a, 6a hvor omviklings-tettheten for fibrene er øket i forhold til de områder som ligger mellom støttene 4, 5, 6. Dessuten er det område 6a som ligger øverst mot toppen av bærestolpen 1 tettere om-viklet enn de områder 5a og 4a som ligger lenger nede. I

det følgende skal beskrives innretningen i samsvar med oppfinnelsen, hvilken muliggjør omviklingen av fibre 2 rundt den sylindriske bærestolpe 1, med henvisning til fig. 2-7.

Denne innretning omfatter på en i og for seg kjent måte organer for omvikling av en duk som består av fiberbunter 8, 9, 10,.... som er impregnert med upolymerisert resin. Omviklingen starter ved en av stolpens 1 ender og legges slik at fibrenes lengderetning danner en vinkel aQ med stolpens lengdeakse. Innretningen omfatter videre organer for dreining av stolpen om sin lengdeakse X-X', såvel som organer 11 for forskyvning av fiberbuntene 8, 9, 10.... parallelt med lengdeaksen X-X<1>under bærestolpens dreining om lengdeaksen og fra den nederste del i retning mot stolpens topp.

I samsvar med oppfinnelsen omfatter innretningen organer 11 for samtidig omvikling av et antall parallelle fiberbunter rundt bærestolpen og organer for gradvisøkning av avstanden mellom de innbyrdes fiberbunter under forskyvningen av disse mellom stolpens nederste .del og dennes topp.

Som det fremgår av fig. 3-7, omfatter organene

11 en gjenget skruespindel 12 anordnet for dreining om sin lengdeakse og i samvirke med en rekke stag 13, 14, 15,....20 som fire og fire danner deformerbare parallellogrammer i hvilke to motsatt liggende spisser er forbundet med en res-som

pektive blokk 14a, 14b'har en gaffel 21a, 21b for å styre forskyvningen av en respektive fiberbunt 7, 9, og at spissen av det parallellogram som ligger nærmest den ene ende av skruespindelen 12 og som omfatter staget 13 er fast forbundet med et endestykke 22, mens spissen av det parallellogram som befinner seg nærmest den motsatte ende av skruespindelen og som omfatter staget 20 er forbundet med et mutterstykke 23 som har gjenget inngrep med skruespindelen 12. De deformerbare parallelogrammer vises best på fig. 4 og 5, mens føringen av fiberbuntene er best illustrert på fig. 6 og 7. Innretningen er ytterligere anordnet slik at hvert parallellograms siderettede spisser 14c, 14d er innbyrdes forbundet ved hjelp av et diagonalstag 24 fast forbundet med en respektive mellomkloss 25 som befinner seg mellom de respektive klosser 14a, 14b som har inngrep med den gjengede skruespindel 12, idet mellomklossene 25 er anordnet for å gli utenpå gjengene av skruespindelen og likeledes hver har en

gaffel 26 for føring av en respektive mellomliggende fiberbunt 8 (se fig. 7). Den mellomliggende fiberbunt 8 ligger således mellom buntene 7 og 9.

På fig. 3, 6 og 7 fremgår at fiberbuntene, hen-holdsvis 8, 9, 10; og 7, 8, 9, før omviklingen rundt stolpen 1 føres over en støttesylinder 27 som tjener til utfla-ting av fiberbuntene slik at disse får en båndfasong med redusert tykkelse.

Den beskrevne innretning virker på følgende måte:

Til å begynne med befinner innretningens organer

11 seg i den stilling som er vist på fig. 4, hvor blokkene 14a, 14b og mellomklossene 25 med gaflene 21a, 26, 21b for føring av fiberbuntene 7, 8, 9,.... ligger inntil hverandre slik at fiberbuntene 7, 8, 9, praktisk talt faller sam-men.

Fiberbuntene 7, 8, 9 som føres av gaflene 21a, 26, 21b og som på forhånd er impregnert med upolymerisert resin, legges til å begynne med på yttersiden av stolpen 1 ved dennes nederste del. Hele gruppen av fiberbunter 7, 8, 9, danner en vinkel aQ med lengdeaksen X-X<1>av stolpen 1, og dekker en lengde L0av denne.

Når stolpen så dreies om sin lengdeakse X-X<1>, vik-les fiberbuntene 7, 8, 9, rundt stolpen samtidig med at innretningen og dennes organer 11 for føring av fiberbuntene forskyves parallelt med lengdeaksen X-X<1>med en hastighet V c. Under denne forskyvning dreies den gjengede skruespindel 12 slik at de deformerbare parallellogrammer hvori inngår stagene 13, 14, 15, 20, gradvis strekkes slik at gaflene 21a, 26, 21b som gir føring for fiberbuntene såsom 7, 8, 9,.... likeledes gradvis føres fra hverandre. Det skjer altså en gradvis innbyrdes separering av fiberbuntene på samme tid som vinkelen mellom disse og stolpens 1 lengdeakse gradvis økes. Når således fiberbuntene såsom 7, 8, 9 under omviklingen nærmer seg toppen av stolpen, danner fibrene en vinkel a med stolpens lengdeakse X-X' og som er større enn vinkelen ctoved starten av omviklingen, og gruppen fiberbunter vil likeledes, i nærheten av toppen av stolpen, dekke en lengde L som på samme måte er større enn lengden L0i utgangspunktet.

Etter at denne første omvikling er fullført, fort-settes med en omvikling i motsatt retning, dvs. fra stolpens topp mot dens bunn. Det er da fordelaktig å forskyve innretningen en gitt lengde langs aksen X-X' og som tilnærmet tilsvarer bredden av en fiberbunt, og dessuten inverseres vinkelen a slik at fiberbuntene dekker de åpne mellomrom mellom de først pålagte bunter under tilbakeføringen av innretningen og at disse fiberbunter nå krysser de først påviklede.

På denne måte kan man fortsette med flere etter-følgende omviklinger, med et minimum av én tur-retur.

Eksempelvis kan følgende være gitt for en bærestolpe med indre, konstant sirkulært tverrsnitt, og hvor følgende symboler er benyttet: L0= utgangslengden for innretningen eller organene 11 for føring av fiberduken,

cxQ = vinkelen mellom fibrenes retning og stolpens lengdeakse ved begynnelsen av omviklingen,

Xq =0, utgangsstillingen for organene 11 i forhold til stolpens lengdeakse X-X', og

eQ= midlere tetthet av fiberbuntene ved begynnelsen av omviklingen.

Antas det nå at innretningen, representert ved organene 11 for føring av fiberbuntene, inntar en gitt posi-sjon x i forhold til lengdeaksen X-X', og hvor

L = lengden av innretningen når denne befinner seg i stillingen x,

Ct = vinkelen for f iberomviklingen i denne stilling, og

e = midlere tetthet av fiberbuntene i denne stilling x.

Hvis det ønskes en overlagret plassering av fiberduken uten at det skjer noen overlapping i hver respektive retning, må følgende ligninger tilfredsstilles:

hvor D er stolpens ytterdiameter. Kaller man nå stolpens omdreiningshastighet Q (benevning rad/s) og fremdriftshastigheten av innretningen for V , og dersom det ønskes en omvikling av fiberbunter under en vinkel a , må ligningen

tilfredsstilles.

I praksis vil forskjellen mellom vinkelen ved begynnelsen, aQ og vinkelen ved slutten av omviklingen være mindre enn 10°.

Man kan lett tenke seg at den motor som bringer skruespindelen 12 til rotasjon, styres via en datamaskin slik at utstrekkingen av de deformerbare parallellogrammer skjer med enten en konstant hastighet eller en hastighet som er variabel, men har oppholdsperioder, hvorved fordelingen av fibre langs stolpen kan følge et forhåndsbestemt forløp.

Det er innlysende at oppfinnelsen ikke er begren-set til de utførelseseksempler som er beskrevet, og man kan godt tenke seg tallrike modifikasjoner av disse uten å fra-vike rammen for oppfinnelsen. Eksempelvis kan stolpen ha et hvilket som helst ønsket sylindrisk tverrsnitt, og anvendel-sen kan naturligvis dekke andre typer bærestolper enn de som er tiltenkt elektriske ledninger eller kabler.

Claims (8)

1. Bærestolpe (1) av plastmateriale for å bære hovedsakelig elektriske ledninger og forsterket med en omvikling av fibre (2), idet tettheten av de omviklede fibre (2) gradvis avtar fra den nederste ende av stolpen (1) og mot dennes topp, karakterisert ved at bærestolpen (1) er utført i ett enkelt stykke ved trekkekstrudering.

2. Bærestolpe ifølge krav 1, karakterisert ved at plastmaterialet er forsterket med fibre som strekker seg i stolpens lengderetning.

3. Bærestolpe ifølge ett av kravene 1 eller 2, karakterisert ved at den vinkel ( a ) som ved omviklingen av fibre (2) dannes mellom fibrene og bærestolpens (1) lengdeakse (X-X <1> ), øker gradvis fra stolpens nederste del og mot dennes topp.

4. Bærestolpe ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert ved at den omfatter i det minste to lag av fibre (2) utenpå hverandre, idet vinkelen mellom fibrene i det andre lag i forhold til bærestolpens lengdeakse er lik, men motsatt rettet vinkelen ( a ) for det første omviklingslag.

5. Bærestolpe ifølge ett av kravene 1-4, karakterisert ved at stolpens topp er dekket av en hette (3). av elektrisk isolerende materiale og som omfatter støtter (4, 5, 6) for feste av elektriske ledninger, og at det parti ved toppen av stolpen som er dekket av hetten (3) har en tettere fiberomvikling ved stø ttene (4, 5, 6) enn i partiene mellom disse.

6. Innretning for å utføre omvikling av fibre rundt en sylindrisk bærestolpe (1) ifølge ett av kravene 1 - 5, omfattende organer for å føre en fiberduk som er impregnert med upolymerisert resin rundt stolpen (1) i en viss vinkel (a) i forhold til dennes lengdeakse, organer for å dreie stolpen (1) om sin lengdeakse (X-X <1> )/ og organer for å forskyve fiberdukens fiberbunter parallelt med lengdeaksen og fra stolpens nederste del i retning mot dennes topp under dreiningen, karakterisert ved at innretningen omfatter organer (11) for samtidig omvikling av et antall parallelle fiberbunter (7, 8, 9) rundt bærestolpen (1) og organer (13, 14, 15 20) for gradvis økning av avstanden mellom de innbyrdes fiberbunter under forskyvningen av disse mellom stolpens nederste del og dennes topp.

7. Innretning ifølge krav 6, karakterisert ved at organene (11) omfatter en dreibar skruespindel (12) i samvirke med en rekke stag (13, 14, 15,....20) som fire og fire danner deformerbare parallellogrammer i hvilke to motsatt liggende spisser er forbundet med en respektive blokk (14a, 14b) anordnet glidbar på skruespindelen (12), idet hver blokk (14a, 14b) har en gaffel (21a, 21b) for å styre forskyvningen av en respektive fiberbunt (7, 9), og at spissen av det parallellogram som ligger nærmest den ene ende av skruespindelen (12) og som omfatter staget (13) er fast forbundet med et endestykke (22), mens spissen av det parallellogram som befinner seg nærmest den motsatte ende av skruespindelen og som omfatter staget (20) er forbundet med et mutterstykke (23) som har gjenget inngrep med skruespindelen (12).

8. Innretning ifølge krav 7, karakterisert ved at hvert parallellograms siderettede spisser (14c, 14d) er innbyrdes forbundet ved hjelp av et diagonalstag (24) fast forbundet med en respektive mellomkloss (25) som befinner seg mellom de respektive klosser (14a, 14b) som har inngrep med den gjengede skruespindel (12), idet mellomklossene (25) er anordnet for å gli utenpå gjengene av skruespindelen og likeledes hver har en gaffel (26) for føring av en respektive mellomliggende fiberbunt (8).