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Feldabstandhalter für Bndelleiter
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Die Erfindung betrifft einen Feldabstandhalter der im Oberbegriff
des Patentanspruches 1 näher gekennzeichneten Art (DT-OS 26 18 778).
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Der bekannte Feldabstandhalter dient dazu, in zwei verschiedenen Ebenen
auftretende Schwingungsarten zu dämpfen, die gleichzeitig auftreten können, nämlich
kurzwellige, hochfrequente Schwingungen, auch KármAn-Schwingungen genannt, und Teilfeldschwingungen.
Kárman-Schwingungen mit einem Frequenzbereich von etwa 5-50 Hz können sich in allen
Leiterseilen und zwar sowohl im Einzelleiter als auch im Bündelleiter ausbilden.
Diese Schwingungsart ist in Freileitungen weit verbreitet und führt zu den häufigsten
Schäden am Leiterseil bzw. an der Armatur.
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Teilfeldschwingungen mit Frequenzen zwischen etwa 1-3 Hz sind auf
Bündel leiter begrenzt. Sie treten nur unter besonderen Voraussetzungen auf, dann
allerdings mit großer Intensität, wobei die auftretende Beanspruchung im Leiter
und in der Armatur unzulässig hoch wird. Bei dem bekannten Feldabstandhalter gehen
die Gelenkschalen über den Äquator der Gelenkkugel in Richtung auf das
Distanzteil
hinaus. Der Pufferwerkstoff ist nur nach Art eines überzuges auf die Gelenkkugeln
aufgezogen.
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Um eine Verbindung zur Gelenkkugel und -schale herzustellen, die im
Betrieb aufgrund von Scherbeanspruchung die Dämpfungsfunktion des Pufferwerkstoffs
ermöglicht, ist auf die Innen- und Außenseite des Überzuges je ein Ringwulst aufgebracht,
der in entsprechenden Ausnehmungen auf der Gelenkkugel und in der Gelenkschale einliegt.
Die bei einer Schwenkbewegung zwischen Gelenkkugel und Gelenkschale auftretende
Scherbeanspruchung muß allein von dem Ringwulst aufgenommen werden, der somit einer
hohen Beanspruchung und damit vorzeitiger Verschleißgefahr unterliegt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Feldabstandhalter
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Dämpfwirkung insbesondere gegen
Teilfeldschwingungen verbessert und seine Stör- bzw. Verschleißanfälligkeit vermindert
werden. Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die bei Relativbewegung zwischen
Gelenkkugel und Gelenkschale auftretende Scherbeanspruchung in den Puffer über nahezu
dessen gesamte Oberfläche eingeleitet, wodurch neben der erhöhten
Dämpfwirkung
eine örtliche Überbelastung des Pufferwerkstoffes vermieden wird.
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Durch das Kennzeichen des Anspruches 2 wird eine zusätzliche Dämpfwirkung
in Distanzrichtung wirksam. Für die Wirksamkeit dieser Dämpfung ist eine Relativdrehung
zwischen Gelenkkugel und Gelenkschale nicht erforderlich.
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Außerdem ermöglicht dieses Merkmal im Gegensatz zum bekannten Feldabstandhalter
eine einstückige Ausbildung der Gelenkschale.
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Das Merkmal des Anspruches 4 führt zu einer Mindeststärke des Pufferwerkstoffes,
die auch bei dessen reiner Druckbelastung in Distanzrichtung beachtliche Dämpfwirkungen
hervorruft.
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Das Merkmal des Anspruches 5 verhindert durch den Pufferwerkstoff
auch bei Schwenkungen zwischen Gelenkkugel und Gelenkschale wirksam, daß der Gelenkkugelhalter
in metallischen Kontakt mit dem Ende des Zylinderringes gelangt. Außerdem wird hierdurch
die Dämpfwirkung verbessert, weil der Pufferwerkstoff mit langem Hebelarm gegenüber
dem Gelenkkugelhalter wirksam wird. Das Merkmal des Anspruches 6 vergrößert den
Schwenkbereich des gedämpften Gelenkes.
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Das Merkmal des Anspruches 8 stellt eine zusätzliche Sicherung
gegen
metallischen Kontakt zwischen dem Gelenkkugelhalter und dem Zylinderring bei extremen
Gelenkausschlägen dar. Das Merkmal des Anspruches 9 erleichtert ein flexibles Anschmiegen
des Puiferwerkstoffes an den Zylinderring bzw. den Gelenkkugelhalter gerade in den
gegen Ablösung der haftschlüsslgen Verbindung besonders gefährdeten Endbereichen
des Puffers. Das Merkmal des Anspruches 10 bewirkt, daß auch die in Distanzrichtung,
d.h0 die in Achsrichtung des Gelenkkugelhalters wirksamen Drukkräfte durch eine
Scherbeanspruchung des Pufferwerkstoffes gedämpft werden.
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Durch das Merkmal des Anspruches 13 wird die zu einem Herausziehen
der Gelenkkugel aus der Gelenkschale erforderliche Kraft, d.h. die Auszugskraft
wesentlich erhöht. Dieses Merkmal bietet - gegebenenfalls gemeinsam mit den Merkmalen
der Ansprüche 14 und 15 - darüber hinaus eine Sicherung gegen ein Einreißen des
Pufferwerkstoffes im Scheitelbereich der Auskehlung. Bei starken Wechselbiegebeanspruchungen
der Kugelgelenkverbindung wird nämlich der Scheitelbereich der Auskehlung auf einer
Seite auf Zug beansprucht. Diese Zugbeanspruchung kann so stark sein, daß die Zugfestigkeit
des Pufferwerkstoffes Uberschritten wird und ein Einriß entsteht. Die nach der bei
spannungsfreiem Pufferteil erfolgter Einbettung vorgenomnene Einbördelung bewirkt
in diesem gefährdeten Bereich eine Druck-
Vorspannung des Pufferwerkstoffes.
Bei starken Biegewechselbeanspruchungen wird diese Druck-Vorspannung zunächst abgebaut,
bevor die schädlichen Zugspannungen auftreten. Dadurch wird die Einrißgefahr wesentlich
niedriger bzw. vermieden. Durch das Merkmal des Anspruches 15 kann die Auszugsgefahr
völlig behoben werden.
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Der Gegenstand der Erfindung wird anhand von in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch
ein Kugelgelenk eines Feldabstandhalters, Fig. 2 einen Querschnitt durch eine gegenüber
Fig. 1 modifizierte Ausführungsform, Fig. 3 einen weiteren Querschnitt analog Fig.
1 und 2, Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Distanzteil mit zwei einander diametral
gegenüberliegenden, zwei Seilleitern zugeordnete Gelenke, Fig. 5 eine weitere modifizierte
Ausführungsform analog Fig. 1 - 3, Fig. 6 einen Detailausschnitt Pntsprechend dem
Kreis VI in Fig. 5 vor dem Einbördeln der Lagerschale des Kugelgelenks.
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Die Befestigungsklemme 1 ist mit dem Leiterseil 2 in bekannter
Weise
verbunden. Hierbei liegt das Leiterseil 2 in einer konkaven, rinnenförmigen Ausnehmung
3 am äußeren Ende der Befestigungsklemme 1 ein. Mit der Befestigungsklemme ist der
ebenfalls mit einer konkaven rinnenförmigen Ausnehmung 3 versehene Klemmdeckel 4
durch eine Schraubverbindung 5 klemmend verbunden. Dabei stUtzt sich der Klemmdeckel
4 mit seinem hinteren Ende 6 lagerförmig an der Befestigungsklemme 1 ab.
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An ihrem dem Leiterseil 2 abgewandten Ende ist die Befestigungsklemme
1 mit einer einstückig angeformten Gelenkschale 7 versehen. Die Gelenkschale 7 ist
Teil eines Kugelgelenkes, in welchem die Gelenkkugel 8 unter Zwischenlage von gummielastischem
Werkstoff mit hoher Eigendämpfung, z.B. Butyl oder Neoprene, gelagert ist. Die Dämpfzwischenlage
wird nachstehend kurz Pufferwerkstoff genannt. Die Gelenkkugel 8 ist am äußeren
Ende des Gelenkkugelhalters 9 angeordnet, welches das eigentliche Distanzteil des
Feldabstandhalters bildet. An dem nicht dargestellten Ende des Gelenkkugelhalters
9 kann eine weitere Befestigungsklemme vorgesehen sein.
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Insbesondere ist jedoch vorgesehen, daß dieses nicht dargestellte
Ende über ein weiteres Kugelgelenk analog dem vorstehend beschriebenen Kugelgelenk
mit einer Befestigungsklemme gedämpft verbunden ist, so daß zwischen den beiden
durch den Feldabstandhalter distanzierten Leiterseilen zwei Dämpfer wirksam sind.
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Die nachstehenden Ausführungen befassen sich im wesentlichen
mit
der Gestaltung des Kugelgelenks. Auf der dem Gelenkkugelhalter 9 zugewandten Seite
des Gelenkkugeläquators 10 setzt sich die Gelenkschale 7 etwa in Form eines Zylinderringes
11 mit dem maximalen Gelenkschalendurchmesser 12 entsprechendem Innendurchmesser
fort. Wenn hier von Gelenkkugeläquator 10 gesprochen ist, so ist damit derjenige
auf der Oberfläche der Gelenkkugel 8 verlaufende Kreisbogen gemeint, der in der
lotrecht zur Mittellängsachse 13 des Gelenkkugelhalters 9 verlaufenden Ebene liegt.
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Die Achse des Zylinderringes 11 verläuft etwa koaxial zur Längsachse
13 des Gelenkkugelhalters 9. Der Zylinderring 11 steht mit seinem freien Ende 14
über den Gelenkkugeldurchmesser 15 hinaus. Das Maß der Überstehlänge ist mit 16
bezeichnet.
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Der Pufferwerkstoff 17 füllt unter Aufrechterhaltung seiner festen,
haftschlüssigen Verbindung mit Gelenkschale 7 und Gelenkkugel 8 den Zwischenraum
zwischen Gelenkschale 7 und Zylinderring 11 einerseits und Gelenkkugel 8 und angrenzendem
Gelenkkugelhalter 9 aus. Der Durchmesser 12 der Gelenkschale entspricht mindestens
dem eineinhalbfachen, vorzugsweise etwa dem zweifachen Durchmesser 15 der Gelenkkugel
8.
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Der Pufferwerkstoff 17 reicht bis an das Ende 14 des Zylinderringes
11 heran. Der Abstand 18 des freien Endes 14 des
Zylinderringes
11 vom Gelenkkugeläquator 12 entspricht mindestens etwa dem Maß des Gelenkkugeldurchmessers
15. Das freie Stirnende 19 des Puffers ist nach Art eines die Achse 13 des Gelenkkugelhalters
9 umgebenden Ringes ausgekehlt (Auskehlung 20). Die Auskehlung 20 weist die Querschnlttsform
eines V mit ausgerundetem Scheitelbereich 21 auf. Der Pufferwerkstoff 17 steht in
seinem am Gelenkkugelhalter 9 anliegenden Bereich 22 in Längsrichtung der Achse
13 des Gelenkkugelhalters 9 über das freie Ende 14 des Zylinderringes 11 hinaus.
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Die Querschnittsstärke des an der Innenwand des Zylinderringes 11
und am Gelenkkugelhalter 9 anliegenden Pufferwerkstoffes 17 nimmt in von der Gelenkkugel
8 weggewandter Richtung 23 etwa keilförmig ab. Zwischen seinem außerhalb des Pufferwerkstoffes
17 liegenden Bereich und der Gelenkkugel 8 kann der Gelenkkugelhalter 9 eine sich
in Richtung auf die Gelenkkugel 8 kegelstumpfartig verjüngende Form aufweisen.
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Die Ausfuhrungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der gemäß
Fig. 1 zunächst durch die in kinematischer Umkehrung erfolgende Anordnung von Gelenkkugel
8 und Gelenkschale 7, indem die Gelenkschale 7 mit dem Zylinderring 11 Teil des
eigentlichen Distanzteiles 24 sind, während die
Gelenkkugel 8 über
den Gelenkkugelhalter 9 mit der Befestigungsklemme 1 z.B. durch eine Einschraubverbindung
25 fest verbunden ist. Das freie Ende 14 des Zylinderringes 11 ist nach Herstellung
der Stoffschlußverbindung mit dem Pufferwerkstoff 17 einwärts gebördelt. Durch diese
sich über einen Teil des Abstandes 18 erstreckende Einbördelung wird der Pufferwerkstoff
im Scheitelbereich 21 unter eine Druck-Vorspannung versetzt. Das freie Ende 14 des
Zylinderringes 11 weist durch die Einbördelung die Form eines sich in Richtung auf
das Ringende schließenden Konus 32 auf. Der Mindestdurchmesser 33 des Konus kann
kleiner sein als der Gelenkkugeldurchmesser 15, wodurch eine totale Ausziehsicherung
gegeben ist.
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Wenn vorstehend von dem Zylinderring 11 gesprochen wurde, so muß dieser
im Bereich seiner Innenwand nicht exakt zylindrisch ausgebildet sein. Er kann sich
- wie in Fig. 3 dargestellt - z.B. auch leicht konisch in Richtung auf das freie
Ende 14 verjüngen. Er kann auch im Bereich des freJen Endes 14 zum formschlüssigen
Einschluß des Pufferwerkstoffes 17 einwärts gebördelt sein (Bördelkante 26).
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Bei der Ausfiihrungsform gemäß Fig. 5 ist die Gelenkschale 7 als sich
über den Gelenkkugeläquator 10 hinaus in Richtung auf die dem Gelenkkugelhalter
9 abgewandte Seite des Gelenkkugeläquators 10 erstreckende Fortsetzung 27 des Zylinderringes
11 ausgebildet. Dabei steht die Fortsetzung
27 sogar über die ganze
Gelenkkugel 8 hinaus. Der Zwischenraum zwischen der Zylinderringinnenwand 28 beiderseits
des Gelenkkugeläquators 10 ist mit Pufferwerkstoff 17 ausgefUllt.
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Dabei schließt das dem Distanzteil 24 zugeordnete Ende des Pufferwerkstoffes
17 in einer Ebene 29 mit dem inneren Stirnende 30 der Fortsetzung 27 des Zylinderringes
11 ab.
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Der Zylinderring 11 ist innerhalb des Distanzteiles 24 eingebördelt
(Bördelkante 31). Zur Aufnahme des Zylinderringes 11 ist das freie Ende des Distanzteiles
24 aufgeweitet.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 bildet ein Zylinderring 11' ein
Distanzteil 24. Im Bereich seiner beiden Zylinderenden 31 ist je eine Gelenkkugel
8 eingebettet, die beide am Ende je eines mit einer Befestigungsklemme (nicht gezeigt)
verbundenen Gelenkkugelhalters 9 angeordnet sind.
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Der Pufferwerkstoff 17 füllt durchgehend den Innenraum des Zylinderringes
11' aus, wobei er in seinen an die Gelenkkugelhalter 9 angrenzenden Endbereichen
analog den vorstehend beschriebenen Puffern ausgebildet ist.