Straßengusseisen – jeder von uns ist diesem Begriff schon in seinem Alltagsleben begegnet. Normalerweise ist uns nicht bewusst, wie oft wir es mit Produkten dieser Art zu tun haben. Indem wir Tag für Tag die Wege, Straßen, Bürgersteige und sonstige Verkehrswege entlanggehen, werden wir unbewusst zu Benutzern dieser Erzeugnisse. Wir geben keine Acht auf das Straßengusseisen, solange uns das Betriebsproblem nicht unmittelbar betrifft. Am häufigsten passiert dies, wenn infolge des Verkehrs eine klopfende (klappernde, nicht rollfeste) Einstiegsöffnung oder eine lose sitzende Spundung uns die nächtliche Erholung raubt und nicht schlafen lässt. Eine andere, viel gefährlichere Erscheinung, die den Firmen, die den Betriebs der Kanalisationsnetze überwachen, die Ruhe raubt, ist der Diebstahl von Metallelementen - hauptsächlich von gusseisernen Deckeln zur Abdeckung der Kanalisationsschächte, sowie der Einstiegsgitter. Es fällt nicht schwer sich vorzustellen, was passieren mag, wenn ein nicht abgesichertes Loch nach einer Einstiegsöffnung oder einer Spundung sich unmittelbar auf einem Verkehrsweg befindet. Wie kann solchen Problemen vorgebeugt werden, und welche vorläufigen Maßnahmen können getroffen werden, um solche Vorkommnisse zu reduzieren?
Versuchen wir darüber nachzudenken, indem wir die Maßnahmen des führenden polnischen Herstellers von Straßeneisengusserzeugnissen analysieren - der Gießerei „FANSULD”
Die Frage muss unter zwei Aspekten behandelt werden - in Hinsicht auf die konstruktionstechnische Seite und in Hinsicht auf die Werkstoffe, denn ausschließlich die Verbindung dieser beiden Elemente gewährleistet auf die Dauer einen reibungslosen Betrieb. Beginnen wir daher mit dem Werkstoff, der allgemein als "verkehrstechnisches Gusseisen" bezeichnet wird, wobei sich in Wirklichkeit hinter dieser Bezeichnung noch verschiedene Sorten von Grau- und Sphäroguss mit verschiedenen Beständigkeitsklassen verbergen können.
Um die Wahl von Grauguss als eines Materials zum Einsatz bei den so genannten verkehrstechnischen Produkten zu begründen, wird der Vergleich seiner wesentlichsten mechanischen, physischen, technologischen und Nutzeigenschaften mehr als notwendig. Diese Eigenschaften werden durch folgende Fähigkeiten bestimmt: Das Biegemodul, die Schwingungsdämpfung, die Wärmeleitfähigkeit (Wärmeleitfähigkeitsfaktor – λ) und die Korrosionsbeständigkeit. Gusseisen zeichnet sich als Material noch durch andere Eigenschaften und Faktoren aus, je nach den vorausgesetzten Kriterien, aber die für unsere Erwägungen angegebenen Parameter reichen vollständig aus.
Biegemodul – Indikator der Werkstoffhärte, der Beständigkeit gegen elastische Verformung, wesentlich niedriger im Fall von Grauguss als im Fall von Sphäroguss, bewirkt, dass während des Betriebs die Erzeugnisse aus Grauguss auf elastische Weise keine dynamischen Belastungen übertragen, sondern die Folge eines "dynamischen Schlags" (z.B. der Belastung durch ein fahrendes Auto) dämmen. In der Praxis bedeutet es Schutz gegen die Erscheinung "springender" Gullideckel und Einstiegsgitter infolge des Straßenverkehrs. Daher ist bei Einhaltung entsprechend gewählter Wandstärken zur Gewährleistung der Beständigkeitsparameter kein Einsatz weiterer Verriegelungs- oder Verschlusselemente für die aus Grauguss gefertigten Deckel und Gitter notwendig.
Schwingungsdämpfung – das zyklisch belastete Gusseisen zeichnet sich durch die Fähigkeit verstärkter Absorption der eingesetzten Energie und deren Umwandlung in Wärme aus, wodurch es zu einer schnellen Schwingungsdämpfung kommt. Das Vorhandensein von Lamellengraphit im Grauguss bewirkt, dass die Schwingungen schneller zum Stillstand kommen als beim Sphäroguss. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass im Fall plötzlicher Belastung oder einer Belastung mit schnell erfolgender Richtungsänderung Grauguss als brüchiger Stoff betrachtet werden kann, da es über die Fähigkeit zur Entladung der Spannungskonzentrationen verfügt, die sich für andere Stoffe von noch höherer Beständigkeit als gefährlich erweisen können. Durch eine solche Eigenschaft zeichnet sich der Stoff zudem in Hinsicht auf die Konstruktionssicherheit beim Auftreten von Schwingungsresonanzen aus. Die Fähigkeit zur Dämpfung von Schwingungen, die während der Bewegung von Fahrzeugen entstehen, die über die Einstiegsöffnungen und Einstiegsgitter fahren, ist bei Grauguss über siebzehn Mal höher als im Fall von Sphäroguss und bewirkt, dass die Schwingungen in geringerem Grade in den Untergrund übertragen werden. Im Ergebnis ist die Gefahr, dass bei hoher Verkehrsbelastung in unmittelbarer Nähe der Einstiegsöffnungen und Spundungen Risse in der Straßenoberfläche entstehen und dadurch die Straßenoberfläche rund um den unmittelbaren Unterbau (die Befestigung) des Produkts schneller zerstört wird, um vieles niedriger. Dank dieser Eigenschaft von Grauguss ist der Einsatz zusätzlicher elastischer Einlagen zur Steigerung der Schwingungsdämpfung nicht notwendig. Außerdem ist die Haltbarkeit einer solchen dämpfenden Einlage recht knapp im Vergleich zur Haltbarkeit einer Einstiegsöffnung oder einer Spundung und somit auch die Notwendigkeit ihres häufigen Wechsels, was wiederum die Betriebskosten des Produkts in die Höhe treibt. Aus diesem Grund werden in Produkten aus Grauguss keine zusätzlichen Elemente zur Schwingungsdämpfung eingesetzt, was bei Erzeugnissen aus Sphäroguss ein unverzichtbares Muss ist. Die in den Einstiegsöffnungen aus Sphäroguss eingesetzte Einlage unterliegt einem schnellen Verschleiß, wovon das geräuschvolle Arbeiten eines Einstiegsdeckels während des Autoverkehrs zeugt.
Die Wärmeleitfähigkeit, bestimmt durch den Wärmeleitfähigkeitsfaktor (λ), bezeichnet eine Gusseiseneigenschaft, die eine bedeutende Rolle bei der Erstarrung und Kristallisierung der Güsse spielt. Dies beeinflusst u.a. den Wert der entstehenden Spannungen. Die Wärmeleitfähigkeit ist von Bedeutung bei Einsatz von Güssen, wenn Erscheinungen des Wärmeaustauschs zwischen den zusammenarbeitenden Elementen ins Spiel kommen. Der Wärmeleitfähigkeitsfaktor (λ), der bei Grauguss höher bei Sphäroguss ist, gewährleistet eine schnellere und regelmäßiger verteilte Wärmeableitung in die Umgebung, wobei keine zu hohe Erwärmung der Fahrbahn unmittelbar am Einstiegskörper oder an der Spundung zu Stande kommt. Dadurch wird die Straßenoberfläche vor Einrissen und Verformungen in unmittelbarer Nähe der Einstiegsöffnung oder der Spundung geschützt.
Gusseisen zeichnet sich durch eine genügend hohe Korrosionsbeständigkeit bei Trockenluft aus und das dank der Bildung einer Oxidschicht an der Oberfläche. Die Korrosionsbeständigkeit der beiden Werkstoffe ist eigentlich vergleichbar, denn sowohl Grauguss als auch Sphäroguss zeichnen sich unter ähnlichen Betriebsbedingungen durch ähnliche Werte und Korrosionsgeschwindigkeiten aus, der Grauguss wirkt aufgrund seines strukturellen Aufbaus und der Form der Graphitausscheidungen der Korrosion tiefgehend entgegen. Aus diesem Grund setzt man voraus, dass er sich - zusammen mit seinen anderen Eigenschaften – einfach besser für den Einsatz bei anderen verkehrstechnischen Produkten eignet.
Wenn man zu den vorangehenden Betrachtungen noch den konstruktionstechnischen Aspekt hinzufügt, kommen wir zu den Fragen, die derzeit intensiv bei der Gießerei Fansuld diskutiert werden. Um ungünstige Erscheinungen und Tendenzen auf dem Herstellermarkt für verkehrstechnische Eisengusssorten entgegenzuwirken, wurden Entscheidungen über die Erweiterung des Herstellungsprogramms um neue Erzeugnisse und die Modernisierung und Weiterentwicklung der bereits vorhandenen Produkte zur Erstellung eines breiten Sortimentangebots gefasst. Im Angebot finden Sie die aus Grauguss erstellten Erzeugnisse folgender Sortimentgruppen:
- Einstiegsöffnungen
- Spundungen
- Zusatzelemente für Spundungen
- Armaturzubehör – Straßenkästen;
- Einstiegsstufen für Kanalschächte.
Außerdem erstellt die Firma nach individuellen Vereinbarungen mit dem Kunden auch andere Eisengüsse, wobei häufig auch recht untypische Bestellungen abgewickelt werden.
Absolute Neuheit in der Gruppe der Einstiegsöffnungen ist der in letzter Zeit in den Vertrieb eingeführte Eingangsöffnungstyp „VECTOR” in der Klasse D 400, der in verschiedenen Körperhöhen (H80 - H150) im Angebot ist und der auf eine unkonventionelle Behandlung der Projektfragen durch den Hersteller hinweist. Die Einstiegsöffnung zeichnet sich durch ein überdurchschnittliches Deckelmuster aus und erfüllt dabei sämtliche Anforderungen der Norm PN – EN 124:2000. Das Produkt eignet sich für Straßen und Wege mit intensiver Verkehrsbelastung und wurde so entwickelt, dass die maximale Übertragung der dynamischen Belastung und des statistischen, durch den Verkehr bewirkten Druckes möglich ist. Dank der Eigenschaften des eingesetzten Werkstoffes ist es absolut unnötig irgendwelche Verbindungen, Riegelsperren oder Scharniere zur Befestigung des Deckels am Körper anzuwenden. Durch die entsprechende Konstruktion wird der Deckel der Einstiegsöffnung unter dem Einfluss veränderlicher dynamischer Kräfte nicht verformt und der erfolgreiche Kompromiss zwischen der Beständigkeit und dem Gewicht macht die selbständige Bewegung des Deckels während einer Fahrzeugbewegung quasi unmöglich. In der Konstruktion wurde jedoch die mögliche Anbringung zusätzlicher Riegel zum Schutz vor Diebstahl vorgesehen. Die Einstiegsöffnung zeichnet sich durch eine hohe Stabilität und einen niedrigen Lärmpegel während des Betriebs aus - das wiederrum durch die mechanische Bearbeitung der Verbindungen des Deckels mit dem Körper, wodurch ein genaues Anliegen der beiden Flächen erreicht wurde, was einen besonders lärmfreien Betrieb gewährleistet.
Werden die Einstiegsöffnungen "Vector" zur Determinante der Zukunft? Die Antwort werden wir schon bald erfahren, nämlich wenn die ersten Meinungen über ihren Betrieb eingehen.
Der nächste Einstiegsöffnungstyp, der als eine Antwort und ein Entgegenkommen der Firma gegenüber den Erwartungen des Marktes und der Kunden ist, heißt „VIABET”, Einstiegsöffnungen aus Gusseisen mit einer Betonfüllung, die in den Beständigkeitsklassen B125 bis D400 hergestellt und in Sets für verschiedene Körpergrößen angeboten werden; von H40 über H80, H115 bis H150. Die hergestellten Einstiegsöffnungen sind in Ausführungen verfügbar, bei denen die Anbringung individueller Kennzeichnungen und Symbole (Logo, Wappen, Aufschrift), die der Erkennung des Kunden dienen sollen, möglich ist, sowie in Deckelausführungen mit Lüftungsöffnungen. Die in der Deckelkonstruktion eingesetzte Verbindung von zwei Werkstoffsorten, von Grauguss und Beton der entsprechenden Beständigkeitsklasse bewirkt, dass die auf diese Weise entworfene Einstiegsöffnung maximale dynamische und statistische Belastungen übertragen kann, die sich aus dem Autoverkehr ergeben. Die Einstiegsöffnungen eignen sich für den Einsatz auf allen Wegen und Straßen mit intensiver Verkehrsbelastung und erfüllen in jeder ihrer Klassen die Anforderungen der Norm PN – EN 124:2000 und gewährleisten eine sichere Nutzung unter allen Bedingungen und in sämtlichen bestimmungsgemäßen Zonen.
Dank der effektiven Nutzung der Eigenschaften der eingesetzten Werkstoffe zeichnen sich die Einstiegsöffnungen durch absolute Stabilität und einen niedrigen Betriebsgeräuschpegel aus, die durch die individuelle Anpassung der Deckel an die Körper auf dem Wege der mechanischen Bearbeitung erreicht wurde. Aus diesem Grund sind keine zusätzlichen Befestigungselemente wie Riegel oder Scharniere zur Befestigung der Deckel notwendig und die vorausgesetzten Lösungen machen die selbständige Bewegung des Deckels durch die Räder der überfahrenden Fahrzeuge unmöglich. Die zusätzlich angewandte Betonfüllung sollte „Liebhaber fremden Eigentums“ wirksam abschrecken und eine inhärente Diebstahlsicherung darstellen (wirksames Erschweren von Diebstählen). Die Konstruktion des Produktes sieht jedoch die Möglichkeit zusätzlicher Verriegelungselemente vor, sofern sie vom Kunden gewünscht werden.
Ein Ergebnis der Analyse der durch die Kunden genannten Bedürfnisse und der Erfüllung ihrer Wünsche ist die Entwicklung einer neuartigen Konstruktion von „CUBE”-Straßenspundungen der Klasse D400 und die Weiterentwicklung der Bordspundungen und Bord- und Straßenspundungen der Klasse C250. Bei der Entwicklung wurden Anregungen im Bereich der Wirksamkeit, einfachen und stabilen Montage, der ergonomischen Wirksamkeit und der einfachen Reinigung der Netze sowie der sicheren Nutzung berücksichtigt. Aus diesem Grund wurden während der Entwicklungsverfahren Lösungen zur Gewährleistung der vorausgesetzten Ergebnisse eingesetzt. Durch die spezifisch ausgelegte Konstruktion (Rippenform) zeichnet sich die Einstiegsöffnung durch eine hohe mechanische Beständigkeit gegen mögliche dynamische und statistische Belastungen aus, die durch intensiven Straßenverkehr bewirkt werden und dank derer das Risiko auf 0 reduziert wird, dass sie sich selbständig bewegen (sie sind rollfest). Ein spezielles Stützensystem, das mechanisch bearbeitet wurde, gewährleistet eine ausgezeichnete Anpassung der Gitter an die Rahmen und so auch einen niedrigen Geräuschpegel im Betrieb. Die speziell geformte Gitteroberfläche des Abflussgitters (entsprechend geformte Vorstöße - sog. "Riffel") bewirkt die Aufteilung des fließenden Wasserstroms und gewährleistet so dessen maximale Aufnahme. Außerdem verhindert sie Verrutschungen der Autoräder und schränkt die Anzahl der am Gitter haftenden Blätter und anderer Verschmutzungen ein. Die Angelbefestigung des Gitters im Rahmen ermöglicht das Gitter unter einem Winkel von 105° zu öffnen und bietet so einen freien Zugang zum Kanalinneren. Außerdem sichert die eingesetzte Riegelsperre (aus rostfreiem Stahl) das Gitter vor Diebstahl ab. Die Konstruktion des Vorstoßrahmens ermöglicht ein direktes Anbringen der Körbe zum Auffangen von Verschmutzungen und gewährleistet somit die einfache Reinigung und vereinfachte Bedienung des Gitters, was wesentliche Einsparungen im Bereich der Netzbetriebskosten ermöglicht.
Wie aus den vorangehend dargestellten Angaben zu erschließen ist, sind wir als Hersteller für Probleme und Anregungen seitens unserer Kunden und Benutzer offen können durch deren Lösung bzw. Einarbeitung unseren Kunden die Möglichkeit der ständigenr Weiterentwicklung und Modernisierung der Herstellungsverfahren gewährleisten.
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