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Befestigung für elektrische Freileitungen.
Elektrische Hochspannungsleitungen mit Hohl-oder Vollseilen, besonders solche grosser Spannweiten, neigen dazu, in der Nähe der Aufhängestelle der Seile zu reissen. Eine genaue Untersuchung hat gezeigt, dass diese Brüche von Schwingungen herrühren, die die Leitungen unter dem Einfluss des Windes ausführen. Je nach der Richtung und Verteilung der Windkräfte können sich fortschreitende oder federnde Wellen auf den Leitungsseilen ausbilden, die unter hohem Längszug stehen und daher elastischer Schwingungen fähig sind. Die längs der Leitung laufenden Schwingungen werden an den Befestigungsstellen reflektiert, wobei Überbeanspruchungen des Seiles, der Klemme, Isolatoren oder der sonstigen Zubehörteile entstehen können, welche die normalen Beanspruchungen weit übersteigen.
Das ist besonders dann der Fall, wenn sich infolge Reflexion, resonanzartige Vorgänge ausbilden.
Die elastischen Schwingungen der Leitung haben oft einen sehr verwickelten Charakter. Man kann aber den grössten Teil der Schwingungen in zwei Hauptkomponenten zerlegen. Die eine besteht in einer horizontalen Bewegung jedes Leiterteilchens aus seiner Gleichgewichtslage, die andere Komponente aus einer vertikalen Bewegung. Diese Bewegungen pflanzen sich mit einer Wellengeschwindigkeit über die Leitung fort, die von der Masse und Steifigkeit der Leitung abhängig ist.
Durch die Erfindung soll erreicht werden, dass diese Schwingbewegungen mehr oder weniger ungehindert über die Befestigungspunkte hinweglaufen können. Die horizontalen Schwingungen der Leitung können sich bei den bekannten hängenden Isolatorketten im allgemeinen zu einem geringen Teil über die Aufhängepunkt fortpflanzen. Dagegen konnten auch bei den bisher bekannten gelenkigen Anordnungen der Leitung gegenüber dem Mast die vertikalen Schwingungen nicht über die Befestigungsstellen hinwegsehreiten.
Erfindungsgemäss sind die Befestigungsstellen der Leitungen gegenüber dem Mast vertikal unter dem Einfluss einer Feder verschiebbar und ausserdem gelenkig, derart, dass mechanische Schwingungen des Seiles, insbesondere auch deren vertikale Komponenten, über die Befestigungsstellen hinwegschreiten.
Die bewegliche Verbindung nach der Erfindung kann zwischen Leitung und Isolator, zwischen Isolator und Mast oder bei einer Isolatorenkette zwischen den Einzelisolatoren angeordnet sein. Ferner kann man auch an mehreren Stellen zugleich bewegliche Verbindungen vorsehen. Dabei wird zweckmässig die vertikale Beweglichkeit der die Leitung haltenden Klemmen durch die Verwendung von Federn erzielt. Ausserdem kann man auch die Klemmen an dem Isolator gelenkig lagern. Ferner empfiehlt es sich, die bewegliche Befestigung der Leitung so auszubilden, dass sie einen Teil der Schwingungsenergie durch Reibung verzehrt, so dass die Schwingungen gedämpft werden. Im allgemeinen genügt eine vertikale Beweglichkeit von wenigen Zentimetern, um die Seilschwingungen über die Befestigungsstelle hinwegzuleiten.
Auf der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung, welche die Wirkungsweise der Erfindung erläutert. In den übrigen Figuren sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.
In Fig. 1 ist 10 eine Isolatorenkette, an deren unterem Ende 2 eine Schraubenfeder 3 befestigt ist, die das Leitungsseil 5 trägt. Der Befestigungspunkt 2 ist als Gelenk ausgebildet, so dass geringe
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seitliche Schwingungen in Richtung 7, 8 durch Drehen der Feder 3 um den Punkt 2 möglich sind. Bei grösseren Schwingungen kann die ganze Isolatorenkette um den Punkt 6 ausschwingen. Das Leitungsseil 5 kann ferner elastisch in vertikaler Richtung auf-und abschwingen.
Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, ermöglicht es die Erfindung, dass beim Auftreten von Seilschwingungen sowohl die horizontale Komponente als auch die vertikale Komponente der Schwingbewegung über die Befestigungsstelle hinwegschreiten kann. Dadurch wird verhindert, dass an der Befestigungsstelle sich ein ausgeprägter Schwingungsknoten bildet und dass die Schwingungen von der Befestigungsstelle reflektiert werden und sich dadurch verstärken.
Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist die Leitung 14 von zwei Klemmen 15 und 16 gehalten, die an den beiden Enden einer Blattfederanordnung 11 befestigt sind. Die Blattfederanordnung 11 ist in ihrer Mitte 12 an der Isolatorenkette 13 befestigt. Das Seil kann in waagrechter Richtung um die Punkte 17 und 12 schwingen. Die senkrechten Schwingungen werden durch die Feder 11 ermöglicht. In der Zeichnung sind mehrere Stellungen der Feder punktiert eingezeichnet.
In Fig. 3 ist eine Anordnung dargestellt, bei welcher die auftretenden Schwingungen durch Reibung gedämpft werden. Die Isolatoren 18 tragen an ihren Enden einen Bolzen 20, um den der Halter 21
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aus mehreren Federblättern besteht. An den Enden des Federpaketes sind die Klemmen 25 und 26 zum Halten der Leitung 27 befestigt. Das Gelenk 20 ermöglicht ein Schwingen der Leitung in waagrechter Richtung, während die Federn ein senkrechtes Schwingen der Klemmen gestatten. Beim Schwingen reiben die einzelnen Federblätter aneinander, wodurch ein Teil der Schwingungsenergie aufgezehrt wird.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist die Leitung 31 mit mehreren Klemmen 32 an der Isolatorenkette 30 gehalten. Dabei ist jede Klemme für sich elastisch mit dem Tragteil 33 durch je eine Feder 34 verbunden. Die von einer ankommenden Schwingungswelle ausgeübten Beanspruchungen übertragen sich nacheinander auf die einzelnen Federn, wobei nur verhältnismässig geringe Massen bewegt zu werden brauchen. Auch diese Federn können als selbstdämpfende Federn ausgeführt oder mit einer besonderen Bremsvorrichtung versehen sein, so dass ein Teil der Schwingungsenergie von ihnen verzehrt wird. Man kann ferner an Stelle der dargestellten Zugfedern Druckfedern verwenden, wenn man den Tragteil 33 der Klemme unterhalb der Leitung 31 anordnet. Ferner kann man auch sämtliche Klemmen 32 zu einem biegsamen, z. B. schlauchförmigen Körper vereinigen.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform in Vorder-und Seitenansicht zum Teil im Schnitt, bei denen der die Leitung aufnehmende Klemmenkörper in an sich bekannter Weise um ein Gelenk drehbar ist.
Die Leitung 41 ist mit Hilfe der Klemmstücke 42 über dem Klemmenkörper 43 festgeklemmt.
Der Klemmenkörper ist senkrecht zu der durch die Leitung 41 bestimmten Vertikalebene um einen
Gelenkbolzen 44 drehbar an einem Tragbügel 45 gelagert. Der Tragbügel 45 bildet im wesentlichen einen geschlossenen Rahmen, durch den ein ebenfalls rahmenförmiger Aufhängeteil 46 greift, der mit Aufhängeaugen 47 versehen ist. Zwischen Tragbügel 45 und Aufhängeteil 46 befindet sich eine Federanordnung 48.
Durch die rahmenförmige Ausbildung der Teile 45 und 46 wird ein Schutz gegen das Herabfallen des Klemmenkörpers und der Leitung bei Federbruch erzielt. Statt dessen kann jedoch auch die Form der einzelnen Teile anders ausgeführt und eine zusätzliche Fangvorrichtung verwendet werden, die bei Federbruch die Leitung auffängt.
Durch die gelenkige Aufhängung des Klemmenkörpers 43 am Tragbügel 45 wird erreicht, dass der Körper den Vertikalsehwingungen der Leitung zum Teil folgen und sich drehen kann, ohne die übrigen Teile der Tragklemmen mitbewegen zu müssen. Dadurch wird die Beanspruchung der Eintrittstellen der Leitung in eine Klemme weiter vermindert. Zur Erzielung dieser Wirkung ist vorteilhaft die Gelenkachse des Klemmenkörpers gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel so anzuordnen, dass sie die Achse der Freileitung schneidet.
Eine weitere Verbesserung ergibt sich, wenn man dem Klemmenkörper 43 auch noch eine Beweglichkeit in einer zur Leitung senkrechten Ebene gegenüber dem Tragbügel gestattet. Zu diesem
Zweck wird z. B. ausser dem Gelenkbolzen 44 noch ein weiteres Drehgelenk vorgesehen, dessen Achse senkrecht zu der des Gelenkbolzens 44 verläuft. Die gleiche Wirkung lässt sich auch erzielen, wenn man den Klemmenkörper 43 durch ein Kugelgelenk od. dgl. mit dem Tragbügel 45 verbindet. In diesen
Fällen ist es zweckmässig, die Gelenkachse bzw. den Gelenkmittelpunkt in der Achse der Freileitung anzuordnen.
Die Fig. 7 und 8 zeigen zwei voneinander abweichende Ausführungsformen der Erfindung, die sich von denen der vorhergehenden Figuren im wesentlichen dadurch unterscheiden, dass an Stelle der
Feder eine Zwischenlage verwendet ist, die keine ausgesprochene Eigenschwingung hat. Eine derartige
Zwischenlage besteht zweckmässig aus einem nachgiebigen Werkstoff, wie Gummi oder diejenigen Stoffe, die im Dampfleitungsbau als Dichtungsmaterial bekannt sind.
Die einzelnen Teile in den Fig. 7 und 8 haben den gleichen Aufbau wie die entsprechenden Teile der Fig. 5 und 6. Sie sind daher mit den gleichen Bezugszeichen 41-47 versehen.
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Bei der Anordnung nach Fig. 7 bilden Tragkörper 45 und Aufhängeteil 46, ähnlich wie bei der Anordnung nach den Fig. 5 und 6, zwei ineinandergreifende Rahmen. Zwischen diesen Rahmen ist die nachgiebige Zwischenlage 49 angeordnet. Der Aufhängeteil 45 ist zu einem topfartigen Behälter ausgebildet, der die aus einzelnen Scheiben bestehende Zwischenlage 49 aufnimmt. Der Aufhängeteil 46 bildet gleichsam einen Deckel, der den Behälter abschliesst und die Scheiben der Zwischenlage 49 an den Boden des Behälters presst.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 ist der topfförmige Behälter 50 für die Zwischenlage an dem Bügel 45 angeordnet. Der Boden des Topfes 50 ist durchbohrt. Als Zwischenlage dient eine Packung einzelner Scheiben, die in ihrer Mitte durchbohrt sind. Der Aufhängeteil 46 besteht aus einem durch den Boden des Topfes 50 und die Bohrungen der Scheiben hindurchgeführten Bolzen. Er ist mit einer Scheibe 51 auf der Packung 49 abgestützt. Durch die nachgiebige Zwischenlage bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 und 8 wird ausser einer Stossdämpfung auch eine gewisse Gelenkigkeit der Tragklemmen und des Tragbügels gegenüber dem Aufhängeteil der Klemme ohne Anwendung eines besonderen Gelenkes erzielt.
Man kann jedoch auch bei diesen Ausführungsformen ein zusätzliches Gelenk vorsehen, das eine allseitige Gelenkigkeit des Klemmkörpers 43 gegenüber dem Tragbügel 45 ermöglicht, so dass der Klemmkörper 43 seitlichen Schwingungen der Leitung frei folgen kann, ohne den Tragbügel 45 mitbewegen zu müssen.
In Fig. 9 ist ein Teil einer Isolatorenkette dargestellt, bei denen zwischen zwei oder mehreren Einzelisolatoren ein elastisches Glied eingeschaltet ist, das den Isolatoren eine vertikale Beweglichkeit gegeneinander gestattet. Die beiden Klöppel 61 und 62 der in der Kette aufeinanderfolgenden Isolatoren 63 und 64 sind durch das Zwischenglied 65 miteinander verbunden. Das Zwischenglied ist an beiden Enden als Klöppelpfanne ausgebildet. Es enthält mindestens eine nachgiebige Lage 66, die sich zwischen dem Kopf eines Klöppels und seiner Anlagefläche in der Klöppelpfanne befindet. Die Lage 66 kann entweder aus einer Feder, z. B. einer schraubenförmigen Druckfeder, oder aus einem nachgiebigen Werkstoff, z. B. Gummi, bestehen.
Man kann auch die Isolatoren etwa gemäss Fig. 10 ausbilden. Bei diesem Isolator 68 hat die Kappe 67 einen erweiterten Hohlraum. In dem Hohlraum ist zwischen der Kappe 67 und dem Kopf 69 des Klöppels 70 eine Einlage 66 angeordnet, die ebenfalls aus einer Feder oder einem andern elastischen Teil bestehen kann.
Die Erfindung kann auch bei Stützisolatoren angewendet werden. Während es bei Hängeisolatoren im allgemeinen nur nötig ist, eine zusätzliche Vertikalbewegung der Leitungsklemme zu ermöglichen, kann man die Stützisolatoren so einrichten, dass die Befestigungsstelle der Leitung sich sowohl, wie an sich bekannt, horizontal als auch vertikal bewegen kann. Es kann dafür zweckmässig sein, den ganzen Stützisolator mitschwingen zu lassen und seine Verbindungspunkte mit dem Mast oder seiner Traverse beweglich oder elastisch zu gestalten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Befestigung für elektrische Freileitungen, insbesondere Hochspannungsleitungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsstellen der Leitung gegenüber dem Mast vertikal unter dem Einfluss einer Feder verschiebbar und ausserdem gelenkig sind, derart, dass mechanische Schwingungen des Seiles über die Befestigungsstellen hinwegschreiten.
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Attachment for electrical overhead lines.
Electric high-voltage lines with hollow or solid ropes, especially those with large spans, tend to tear near the point where the ropes are suspended. A detailed investigation has shown that these breaks are caused by vibrations that the cables carry out under the influence of the wind. Depending on the direction and distribution of the wind forces, progressive or resilient waves can form on the cables, which are subject to high longitudinal tension and are therefore capable of elastic vibrations. The vibrations running along the line are reflected at the fastening points, which can result in overstressing of the rope, the clamp, insulators or other accessories, which far exceed normal stresses.
This is particularly the case when, as a result of reflection, resonance-like processes develop.
The elastic vibrations of the line often have a very complex character. Most of the vibrations can be broken down into two main components. One consists in a horizontal movement of each conductor particle from its equilibrium position, the other component in a vertical movement. These movements are propagated over the line at a wave speed that depends on the mass and rigidity of the line.
The aim of the invention is to ensure that these oscillating movements can run more or less unhindered over the fastening points. In the known hanging isolator chains, the horizontal vibrations of the line can generally propagate to a small extent via the suspension point. In contrast, even with the previously known articulated arrangements of the line with respect to the mast, the vertical vibrations could not see over the fastening points.
According to the invention, the attachment points of the lines with respect to the mast can be moved vertically under the influence of a spring and are also articulated in such a way that mechanical vibrations of the rope, in particular also its vertical components, pass over the attachment points.
The movable connection according to the invention can be arranged between the line and the insulator, between the insulator and the mast or, in the case of an insulator chain, between the individual insulators. Movable connections can also be provided at several points at the same time. The vertical mobility of the clamps holding the line is expediently achieved by using springs. The clamps can also be articulated on the isolator. It is also advisable to design the flexible fastening of the line in such a way that it consumes part of the vibration energy through friction, so that the vibrations are dampened. In general, a vertical mobility of a few centimeters is sufficient to direct the cable vibrations over the fastening point.
In the drawing, FIG. 1 shows a schematic representation which explains the mode of operation of the invention. In the remaining figures, various embodiments of the invention are shown.
In FIG. 1, 10 is an insulator chain, at the lower end 2 of which a helical spring 3 is fastened, which carries the cable 5. The attachment point 2 is designed as a joint, so that small
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Lateral oscillations in the direction 7, 8 are possible by turning the spring 3 around the point 2. In the event of larger vibrations, the entire chain of isolators can swing out around point 6. The cable 5 can also oscillate up and down elastically in the vertical direction.
As can be seen from FIG. 1, the invention enables both the horizontal component and the vertical component of the oscillating movement to pass over the fastening point when rope oscillations occur. This prevents a pronounced vibration node from forming at the fastening point and preventing the vibrations from being reflected by the fastening point and thereby intensifying.
In the arrangement according to FIG. 2, the line 14 is held by two clamps 15 and 16 which are fastened to the two ends of a leaf spring arrangement 11. The leaf spring arrangement 11 is fastened in its center 12 to the insulator chain 13. The rope can swing around points 17 and 12 in a horizontal direction. The perpendicular vibrations are made possible by the spring 11. Several positions of the spring are shown in dotted lines in the drawing.
In Fig. 3 an arrangement is shown in which the vibrations that occur are dampened by friction. The insulators 18 have a bolt 20 at their ends, around which the holder 21
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consists of several spring leaves. The clamps 25 and 26 for holding the line 27 are fastened to the ends of the spring assembly. The hinge 20 allows the conduit to swing horizontally while the springs allow the clamps to swing vertically. When vibrating, the individual spring leaves rub against each other, whereby part of the vibration energy is consumed.
In the embodiment according to FIG. 4, the line 31 is held on the insulator chain 30 with a plurality of clamps 32. Each clamp is elastically connected to the support part 33 by a spring 34. The stresses exerted by an incoming vibration wave are transferred one after the other to the individual springs, whereby only relatively small masses need to be moved. These springs can also be designed as self-damping springs or be provided with a special braking device so that part of the vibration energy is consumed by them. Compression springs can also be used in place of the tension springs shown if the support part 33 of the clamp is arranged below the line 31. Furthermore, you can also all the terminals 32 to a flexible, z. B. unite tubular body.
5 and 6 show a further embodiment in a front and side view, partly in section, in which the terminal body receiving the line can be rotated about a hinge in a manner known per se.
The line 41 is clamped tightly over the clamp body 43 with the aid of the clamping pieces 42.
The clamp body is perpendicular to the vertical plane defined by the line 41 by one
Hinge pin 44 rotatably mounted on a support bracket 45. The support bracket 45 essentially forms a closed frame through which a likewise frame-shaped suspension part 46, which is provided with suspension eyes 47, engages. A spring arrangement 48 is located between the support bracket 45 and the suspension part 46.
The frame-shaped design of parts 45 and 46 provides protection against falling of the clamp body and the line in the event of a spring break. Instead, however, the shape of the individual parts can also be designed differently and an additional safety device can be used to catch the line if the spring breaks.
The articulated suspension of the clamp body 43 on the support bracket 45 ensures that the body can partly follow the vertical vibrations of the line and rotate without having to move the other parts of the support clamps. This further reduces the stress on the points where the line enters a terminal. To achieve this effect, the hinge axis of the clamp body according to the illustrated embodiment is advantageously to be arranged so that it intersects the axis of the overhead line.
A further improvement results if the clamp body 43 is also allowed to move in a plane perpendicular to the line with respect to the support bracket. To this
Purpose is z. B. in addition to the hinge pin 44, a further swivel joint is provided, the axis of which is perpendicular to that of the hinge pin 44. The same effect can also be achieved if the clamp body 43 is connected to the support bracket 45 by a ball joint or the like. In these
In cases it is advisable to arrange the joint axis or the joint center point in the axis of the overhead line.
7 and 8 show two different embodiments of the invention, which differ from those of the preceding figures essentially in that instead of the
Spring an intermediate layer is used, which has no pronounced natural oscillation. Such a one
The intermediate layer is expediently made of a flexible material such as rubber or those substances that are known as sealing material in steam pipe construction.
The individual parts in FIGS. 7 and 8 have the same structure as the corresponding parts in FIGS. 5 and 6. They are therefore provided with the same reference numerals 41-47.
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In the arrangement according to FIG. 7, the support body 45 and the suspension part 46, similar to the arrangement according to FIGS. 5 and 6, form two interlocking frames. The flexible intermediate layer 49 is arranged between these frames. The suspension part 45 is formed into a pot-like container which receives the intermediate layer 49 consisting of individual disks. The suspension part 46 forms, as it were, a lid which closes the container and presses the panes of the intermediate layer 49 against the bottom of the container.
In the exemplary embodiment in FIG. 8, the cup-shaped container 50 for the intermediate layer is arranged on the bracket 45. The bottom of the pot 50 is pierced. A pack of individual discs, which are drilled through in their middle, serves as an intermediate layer. The suspension part 46 consists of a bolt passed through the bottom of the pot 50 and the holes in the discs. It is supported on the pack 49 with a disk 51. Due to the flexible intermediate layer in the embodiment of FIGS. 7 and 8, in addition to shock absorption, a certain flexibility of the support clamps and the support bracket relative to the suspension part of the clamp is achieved without the use of a special joint.
However, an additional joint can also be provided in these embodiments, which enables the clamping body 43 to be flexible on all sides with respect to the support bracket 45, so that the clamping body 43 can freely follow lateral vibrations of the line without having to move the support bracket 45.
In Fig. 9, a part of an isolator chain is shown in which an elastic member is inserted between two or more individual insulators, which allows the insulators to move vertically relative to one another. The two clappers 61 and 62 of the insulators 63 and 64 which follow one another in the chain are connected to one another by the intermediate link 65. The intermediate link is designed as a clapper pan at both ends. It contains at least one flexible layer 66 which is located between the head of a clapper and its contact surface in the clapper pan. The layer 66 can either consist of a spring, e.g. B. a helical compression spring, or made of a flexible material, e.g. B. rubber exist.
The insulators can also be designed as shown in FIG. In this insulator 68, the cap 67 has an enlarged cavity. In the cavity between the cap 67 and the head 69 of the clapper 70, an insert 66 is arranged, which can also consist of a spring or some other elastic part.
The invention can also be applied to post insulators. While suspension insulators generally only need to allow additional vertical movement of the line clamp, the post insulators can be set up so that the attachment point of the line can move both horizontally and vertically, as is known per se. It can be useful to let the entire post insulator vibrate and to make its connection points with the mast or its crossbeam movable or elastic.
PATENT CLAIMS:
1. Attachment for electrical overhead lines, in particular high-voltage lines, characterized in that the attachment points of the line relative to the mast are vertically displaceable under the influence of a spring and are also articulated, such that mechanical vibrations of the rope pass over the attachment points.