DE29501520U1

DE29501520U1 - Ausleger als Stützpunkt für eine Fahrleitung

Info

Publication number: DE29501520U1
Application number: DE29501520U
Authority: DE
Original assignee: Ceramtec GmbH
Current assignee: Ceramtec AG Innovative Ceramic Engineering De
Priority date: 1995-02-01
Filing date: 1995-02-01
Publication date: 1995-04-13
Anticipated expiration: 2005-02-02

Description

Hoechst CeramTec AG HOE95/C001G Dr. HB/PI

Beschreibung
Ausleger als Stützpunkt für eine Fahrleitung

Die Erfindung betrifft einen Ausleger als Stützpunkt für eine Fahrleitung mit mindestens einem Kunststoffverbundisolator. Ausleger werden als Stützpunkte für Hochspannungsfahrleitungen und in geringem Umfang auch für Fahrleitungen geringerer Spannung beim elektrischen Traktionsbetrieb verwendet. Häufig werden diese Ausleger an Tragmasten befestigt und schwenkbar ausgeführt. Meistens wird ein Rohrgestänge aus mindestens einem etwa waagerecht angeordneten Auslegerrohr oder Seil und mindestens einem schräg hierzu angeordneten Auslegerrohr montiert, so daß eine etwa dreieckförmige schwenkbare Anordnung entsteht, die über Isolatoren gegenüber dem Tragmast oder anderen Befestigungspunkten elektrisch isoliert wird. Bei Rohrschwenkauslegern ist das Rohrgestänge über die Isolatoren und Gelenke so mit dem Tragmast oder anderen Befestigungspunkten verbunden, daß es den Bewegungen des Fahrdrahtes folgen kann. Die Isolatoren trennen hierbei den unter Spannung stehenden Fahrdraht vom Erdpotential. Bei Fahrwegen, die mit Mittel- oder Niederspannung wie z. B. für Straßenbahnen betrieben werden, werden entsprechend ausgelegte Isolatoren eingesetzt.

Isolatoren zur Verwendung im Fahrleitungsbau dienen der elektrischen Isolation und haben außerdem beachtliche mechanische Belastungen zu übertragen. Sie haben das Rohrgestänge zu tragen und die über Fahrdraht und Tragseil in erster Linie aus Luftbewegungen, Eislasten, thermischen Längenänderungen und Traktionsbetrieb resultierenden Kräfte aufzunehmen. Eine Endarmatur eines Isolators dient vor allem zum Übertragen von Lasten vom Isolierkörper auf das mit dem Isolator verbundene Element wie z. B. ein Auslegerrohr.

Seit vielen Jahrzehnten werden für Ausleger und insbesondere für Rohrschwenkausieger Isolatoren verwendet mit einem Isolierkörper aus Porzellan

oder Glas. Diese Isolatoren bestehen im wesentlichen aus dem mit Isolierschirmen ausgestatteten Isolierkörper und metallischen Endarmaturen an den Isolatorenden. Die für die Isolierkörper meistens eingesetzten Werkstoffe Glas und Porzellan weisen nur eine niedrige spezifische Biegefestigkeit in der Größenordnung von 50 bis 80 MPa auf, so daß der Strunk derartiger Isolierkörper entsprechend dick ausgeführt werden muß, um den mechanischen Beanspruchungen standhalten zu können. Die Endarmaturen sind aus metallischen Werkstoffen hergestellt und so ausgebildet, daß sie jeweils ein Isolierkörperende umfassen und daher einen noch größeren Außendurchmesser aufweisen als der Isolierkörperstrunk. Aufgrund der höheren spezifischen Festigkeit der metallischen Werkstoffe des Rohrgestänges sind die Außendurchmesser der Auslegerrohre viel kleiner als die Außendurchmesser der Endarmaturen. Folglich werden die Anschlußteile der Endarmaturen zu den Auslegerrohren in der Weise ausgebildet, daß die Endarmaturen die Enden der zu verbindenden Ausiegerrohre ebenfalls rohrförmig umfassen.

Kunststoffverbundisolatoren werden seit vielen Jahren in großem Umfang für Freileitungen in Gebieten mit starker Luftverschmutzung und vereinzelt für Fahrleitungen, seit wenigen Jahren auch in Auslegern, eingesetzt. Sie sind üblicherweise mit zwei Endarmaturen versehen. Die Isolierkörper dieser Verbundbauteile enthalten einen mechanisch hochfesten und mit einem Harz imprägnierten Glasfaserstab, der von einer Hülle, Schirmhülle oder/und Schirmen umhüllt sein kann. Ein solcher Stab aus Kunststoff-gebundenen Glasfasern (GFK) kann einen viel kleineren Durchmesser, bezogen auf den Isolierkörperstrunk einschließlich Schirmhülle, aufweisen als vergleichbare Isolierkörperstrünke aus Porzellan oder Glas aufgrund der etwa 10 bis 15 Mal höheren spezifischen Biegefestigkeit dieses Stabes. Die bisher für Ausleger eingesetzten Kunststoffverbundisolatoren wurden ohne prinzipielle Abänderung der Endarmaturen und des Rohrgestänges eingesetzt. Damit die Endarmatur eines Kunststoffverbundisolators, die im Bereich des Isolierkörpers mit entsprechend kleinem Außendurchmesser ausgeführt ist, in gleicher Weise wie bei Isolatoren mit einem Isolierkörper aus Porzellan oder Glas verbunden werden

kann, muß das Anschlußteil zu den Auslegerrohren hin entsprechend groß dimensioniert sein. Daher ist der Aufwand für die Verbindung zwischen den isolatorenden und den Auslegerrohren bei Kunststoffverbundisolatoren bisher nahezu gleich groß wie bei der Verwendung von Isolatoren mit großem Strunkdurchmesser.

DE-A-37 30 152 beschreibt einen Phasenabstandshalter für eine Hochspannungsfreileitung, bei dem die beiden Langstabisoiatoren, die insbesondere Kunststoffverbundisolatoren sein können, über Befestigungsarmaturen geringer Dimension und über ein Distanzrohr miteinander verbunden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ausleger als Stützpunkt für eine Fahrleitung mit mindestens einem Kunststoffverbundisolator vorzuschlagen, bei dem die Endarmatur auf ihrer ganzen Länge in kleinerer Dimension ausgelegt werden kann als bei Isolatoren mit einem Isolierkörper aus Porzellan oder Glas, bei dem die Endarmatur einfach hergestelit und ohne zusätzlichen Aufwand mit einem Rohr verbunden werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Ausleger als Stützpunkt für eine Fahrleitung für elektrisch betriebene Fahrzeuge enthaltend mindestens einen Kunststoffverbundisolator, bei dem dieser Isolator an mindestens einem Ende mit einer Endarmatur versehen ist, die ein zapfenförmiges Endstück mit einem Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser eines Rohres oder eines rohrförmigen Endes eines anders geformten Gestängeelements, wobei das zapfenförmige Endstück mit dem Gestängeelement kraft- oder/und formschlüssig verbunden ist.

Als Gestängeelemente können Rohre oder anders geformte Gestängeelemente, die ein rohrförmiges Ende aufweisen, verwendet werden. Sie werden auf das zapfenförmige Endstück der Endarmatur gesteckt oder geschraubt.

Desweiteren wird die Aufgabe durch einen Ausleger mit mindestens einem Kunststoffverbund isolator gelöst, bei dem dieser isolator an einem Ende mit einer Endarmatur versehen ist, die ein zapfenförmiges Endstück aufweist, und an seinem anderen Ende mit einer Armatur versehen ist, die in ein ringförmiges Auge, eine Lasche oder eine Gabel einstückig übergeht.

Anstelle von Rohren können in Rohrgestängen auch Stäbe, Doppel-T-Träger oder anders geformte Gestängeelemente mit rohrförmigem Ende sowie teilweise auch Seile verwendet werden. Die Rohre besitzen vorzugsweise kreisförmige oder annähernd rechteckige Querschnitte. Das zapfenförmige Endstück kann einen Querschnitt entsprechend dem Querschnitt des Rohres aufweisen oder angepaßt sein an die jeweilige Verbindungstechnik und z. B. ein Endstück in Form eines Quaders mit Bohrungen sein. Ein Seil kann vorzugsweise über ein ringförmiges Auge mit einem Gestängeelement oder einer Armatur verbunden sein.

Je nach Art der Verbindung kann der Zwischenraum zwischen dem zapfenförmigen Endstück und dem umgebenden Rohr die Größe einer weit ausgelegten Passung oder auch bis zu mehrere Millimeter betragen. Einzelne Partien eines zapfenförmigen Endstücks können auch einen größeren Abstand zum Rohr aufweisen, z. B. ein ebener Abschnitt eines ansonsten in Zylinderform ausgebildeten zapfenförmigen Endstücks, das mit einem zylinderförmigen Rohr verbunden wird. Das zapfenförmige Endstück kann Querbohrungen ohne und mit Gewinde aufweisen oder auch hohl ausgebildet sein.

Das zapfenförmige Endstück der Endarmatur kann mit dem Rohr oder einem anders geformten Gestängeelement mit rohrförmigem Ende über U-Bügel, Schrauben oder/und Bolzen oder in Schweiß- oder Crimptechnik verbunden sein. Bei einer Schweißverbindung können die Endarmatur und das hiermit zu verbindende Rohr oder das anders geformte Gestängeelement mit rohrförmigem Ende aus dem gleichen Werkstoff bestehen, beispielsweise jeweils aus Stahl oder aus hochfesten Aluminium-Knetlegierungen.

Der Ausleger ist auch dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffverbundisolator eine Hülle, Schirmhülle oder/und Schirme aufweist, die vorzugsweise aus Silikonelastomeren bestehen. Silikonelastomere wie Polydialkylsiloxane sind vor allem wegen ihrer den Schmutz elektrisch passivierenden, hydrophoben Eigenschaften und ihres hohen elektrischen Widerstandes hierfür besonders geeignet.

Als Gußwerkstoff für die Endarmaturen von Isolatoren aus Porzellan und Glas wird seit Anbeginn der Hochspannungsübertragungstechnik Temperguß verwendet. Hochspannungsübertragungsleitungen und Fahrleitungen haben über eine Lebensdauer von Jahrzehnten vielfältigen statischen und dynamischen mechanischen Beanspruchungen standzuhalten. Neben der Dimensionierung der Fahrleitungskomponenten ist auch die Werkstoffauswahl bei diesen Komponenten von großer Bedeutung.

Endarmaturen aus Temperguß haben sich bei konventionellen Isolatoren seit Jahrzehnten bewährt. Die Innenräume können bei Gußteilen ohne Formtrennähte und maßgenau gegossen werden, da der beim Gießprozeß den Hohlraum ausfüllende Formkern ohne Formtrennung ausgeführt werden kann. Demgemäß sind Endarmaturen von Isolatoren, die ein Rohr umschließen, in den Maßen für die Aufnahme eines Rohres bei Berücksichtigung einer zweckmäßigen Konstruktion des Übergangsbereichs Endarmatur/Rohr des Ausiegers genügend maßgenau.

Die Endarmaturen für die Verwendung im Fahrleitungsbau nach der Erfindung können auch aus Temperguß hergestellt sein, obwohl derartige Gußteile im Bereich ihres Außendurchmessers herstellungsgemäß große Maßschwankungen aufweisen, zumal sich besonders im Bereich der Formtrennähte Gießnähte und Formversatz auswirken. Gegebenenfalls müssen gegossene Endarmaturen nach der Erfindung wegen der Maßschwankungen mechanisch bearbeitet werden.

Vorteilhaft werden für Kunststoffverbundisolatoren, die in Fahrleitungen

eingesetzt werden, Endarmaturen verwendet, die aus Baustählen bestehen, zumal Baustähle für Rohre im Fahrleitungsbau bewährte Werkstoffe sind. Aufgrund der Einfachheit der Form der Endarmaturen nach der Erfindung können die Endarmaturen mit der erforderlichen Maßgenauigkeit, bezogen auf die Abmessungen des Zapfens, und kostengünstig auf Drehautomaten hergestellt werden. Gleiches gilt für Endarmaturen aus Aluminium-Knetiegierungen, die dann besonders vorteilhaft eingesetzt werden, wenn auch die Auslegerrohre der Fahrleitungsstützpunkte aus den gleichen Aluminiumknetlegierungen bestehen, um Korrosion der metallischen Werkstoffe zu vermeiden. Derartige Komponenten aus Aluminium werden hauptsächlich für Trassen mit Hochgeschwindigkeitstraktion verwendet. Da in der Fahroberleitung schwingende Massen von besonderer Bedeutung sind, werden hier vorteilhaft Kunststoffverbundisolatoren mit Endarmaturen aus Aluminiumlegierungen eingesetzt, weil sie das bei weitem niedrigste Gewicht der Auslegerkonstruktion ergeben.

Aufgrund der besseren Verbindungstechnik können die Endarmaturen der Kunststoffverbundisolatoren nach der Erfindung merklich leichter oder/und kostengünstiger gestaltet werden. Während für Kunststoffverbundisolatoren nach dem Stand der Technik die Endarmaturen aufgrund ihrer komplizierten Form gießereitechnisch hergestellt werden, können für Kunststoffverbundisolatoren nach der Erfindung auch Endarmaturen, die vorzugsweise aus Stahl oder Aluminium bestehen, aufgrund ihrer einfachen Form durch Schmieden oder Drehen hergestellt werden. Derart gefertigte Endarmaturen sind aufgrund ihrer höheren Festigkeit im Vergleich zu den Gußwerkstoffen besonders vorteilhaft.

Da Bahnstrecken mit elektrischer Traktion oft auch von Diesellokomotiven befahren werden, eignen sich hier Kunststoffverbundisolatoren besonders, vor allem, wenn sie eine Hülle, Schirmhülle oder/und Schirme aus Silikonelastomeren aufweisen.

Im folgenden werden der Stand der Technik und die Erfindung anhand von lediglich einzelne Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Figur 1 einen Kunststoffverbundisolator, der in das Rohrgestänge eines

erfindungsgemäßen Auslegers eingesetzt ist, Figur 2a eine Endarmatur für einen Porzellanisolator nach dem Stand der

Technik,
Figur 2b eine Endarmatur für einen hierzu vergleichbaren Kunststoffverbundisoiator nach der Erfindung und Figur 3 einen Rohrschwenkausleger nach dem Stand der Technik.

Figur 1 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Auslegers. Das schräg angeordnete Auslegerrohr 1 ist über das zapfenförmige Endstück 2 der Endarmatur 3 mit dem Isolierkörper 4 des Kunststoffverbundisolators 5 verbunden. Die Endarmatur 3 sitzt hierbei direkt auf dem Isolierkörper 4 oder auf seiner Hülle oder Schirmhülle auf. Am anderen Isolatorenende ist eine Verbindung zwischen dem zapfenförmigen Endstück 2 und der Gelenkgabel 6 hergestellt, die an dem Schwenkauslegergelenk 7 über einen Bolzen 8 befestigt ist.

Figur 2a gibt eine Endarmatur für einen Porzellanisolator zum Einsatz in Auslegern entsprechend dem Vergleichsbeispiel VB1 im Querschnitt wieder. Das den Isolierkörperstrunk umfassende Ende 9 nimmt den sich zum Isolierkörperende konisch aufweitenden Strunk im Innenraum 10 auf. Das Endstück 11 ist vergleichsweise lang und bei diesem Ausführungsbeispiel über zwei U-Bügel 12 schraubend auf das in den dem Isolierkörper abgewandten Innenraum eingesteckte Rohr geklemmt.

Figur 2b stellt eine Endarmatur für einen Kunststoffverbundisoiator entsprechender Auslegung dar. Der dem Isolierkörper zugewandte Innenraum 10 ist in der Länge, vor allem aber im Durchmesser merklich verkleinert im Vergleich zu dem Innenraum 10 der Figur 2a. Auch das zapfenförmige Endstück

* J S

2 ist in seinen Dimensionen deutlich reduziert gegenüber dem Endstück 11 der Figur 2a. Das Auslegerrohr 1 ist mit dem zapfenförmigen Endstück 2 über Gewindebolzen mit Innensechskant 12a befestigt, wobei der Gewindebolzen im zapfenförmigen Endstück 2 auf Anschlag an die Auslegerrohrinnenfläche geschraubt und im Bereich der Bohrung durch das Auslegerrohr 1 gegen das Auslegerrohr mit einer Mutter gekontert ist.

Figur 3 zeigt die wesentlichen Elemente eines Rohrschwenkauslegers nach dem Stand der Technik. Die an einem Tragmast 13 über mehrere Befestigungselemente und über Isolatoren 14 und 15 nach dem Stand der Technik sowie über die Auslegerrohre 1 und 16 dreiecksförmig angeordneten Ausleger 17 sind nahe dem Gelenk 18 über die Tragseilklemme 19 mit den Tragseilen 20 verbunden. Das Auslegerrohr 16 wird oft durch ein entsprechend montiertes Seil ersetzt. Über die Aufhängung 21, ein Stützrohr 22 und weitere an sich bekannte Elemente wird der die Spannung auf das Antriebsfahrzeug übertragende Fahrdraht 23 gehalten. Das Schwenkauslegergelenk 7 ist am Tragmast 13 befestigt und kann über die Endarmatur 24, ein Rohrstück 25, eine Gelenkgabel 26 und einen Bolzen mit dem Schwenkauslegergelenk 7 verbunden sein.

Beispiele:

Im folgenden wird die Erfindung an einem erfindungsgemäßen Beispiel (B1) näher erläutert und zwei Vergleichsbeispielen {VB1, VB2) gegenübergestellt. Die Beispiele beziehen sich auf vergleichbare Isolatoren für Rohrschwenkausleger mit einem Auslegerrohr von 42 mm Außendurchmesser und 4 mm Wandstärke.

Tabelle 1: Kenndaten zu vergleichbaren Rohrkappen-ls&ogr;latoren.

B1 VB1

Isolatortyp Verbund Porzellan

Isolierkörper bzw. Schirmhülle GFK,Si!ikon- Porzellan

elastomer

Schirmzah! 3

Isolatorgewicht 4,9 15,2

Isolierkörpergewicht 1,6 8,6

Gewicht von 2 Endarmaturen aus:

- Stahl

- Aluminiumknetlegierung Isolatorlänge Isolierkörperlänge Endarmaturlänge Schirmdurchmesser Strunkdurchmesser ** Endarmaturaußendurchmesser Kriechweg

VB2

Verbund
GFK, Silikonelastomer
3

6,2 kg

1,6 kg

3,3	5,4	4,6	kg
1,1	*	1,6	kg
560	562	560	mm
350	370	350	mm
ca. 100	ca. 153	ca. 153	mm
181	170	181	mm
43	80	43	mm
60	120	82	mm
580	560	580	mm

* aus Gründen der Festigkeit des Porzellans nicht einsetzbar ** bei Verbundisolatoren einschließlich Schirmhülle

Das Gewicht einer Endarmatur nach der Erfindung konnte gegenüber der eines vergleichbaren Porzellanisolators um 64 % und gegenüber der eines vergleichbaren Verbundisolators um 39 % gesenkt werden. Die Kosten einer Endarmatur können daher entsprechend reduziert werden.

Claims

&Ggr;: ·: :*VMi &Ggr;::,: Schutzansprüche HOE 95/C 001 G

1. Ausleger als Stützpunkt für eine Fahrleitung für elektrisch betriebene Fahrzeuge enthaltend mindestens einen Kunststoffverbundisolator, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffverbundisolator an

mindestens einem Ende mit einer Endarmatur versehen ist, die ein zapfenförmiges Endstück mit einem Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser eines Rohres oder eines rohrförmigen Endes eines anders geformten Gestängeelements, wobei das . 10 zapfenförmige Endstück mit dem Gestängeelement kraft- oder/und

formschlüssig verbunden ist.

2. Ausleger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zapfenförmige Endstück in das Rohr oder in das rohrförmige Ende des anders geformten Gestängeelements gesteckt ist.

3. Ausleger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zapfenförmige Endstück in das Rohr oder in das rohrförmige Ende des anders geformten Gestängeelements geschraubt ist.

4. Ausleger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zapfenförmige Endstück mit dem Rohr oder mit dem rohrförmigen Ende des anders geformten Gestängeelements über U-Bügel, Schrauben oder/und Bolzen verbunden ist.

5. Ausleger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zapfenförmige Endstück mit dem Rohr oder mit dem rohrförmigen Ende des anders geformten Gestängeelements in Schweiß- oder Crimptechnik verbunden ist.

6. Ausleger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffverbundisolator an seinem einen Ende mit einer

. HOE 95/C 001 G

Endarmatur versehen ist, die ein zapfenförmiges Endstück aufweist, und an seinem anderen Ende mit einer Armatur versehen ist, die in ein ringförmiges Auge, eine Lasche oder eine Gabel einstückig übergeht.

7. Ausleger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Endarmatur oder/und das Gestängeelement aus einem Temperguß, einem Stahl oder einer Aluminiumlegierung bestehen.

8. Ausleger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffverbundisolator eine Hülle, Schirmhülle oder/und Schirme aufweist, die vorzugsweise aus Silikonelastomeren bestehen.

9. Ausleger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er schwenkbar ausgeführt ist.