DE3011555C2 - Vorrichtung zur Erniedrigung von Torsionsschwingungsfrequenzen in über weite Strecken gespannten Seilen, insbesondere Freileiterseilen - Google Patents

Description

rigt Durch derartige Tanzpendel kann somit Vorsorge getroffen werden, daß eine Frequenzüberlagerung von Vertikal- und Torsionsschwingungen nicht auftritt und somit das gefürchtete Seiltanzen unterbleibt (siehe dazu »Control of Torsionally induced Conductor Gallopping with Detuning Pendulms« O. Nigol/D. G. Howart in »Manuskript zum IEEE PES Winter Meeting New York, 1978«).

Derartige bekannten Tanzpendel sind jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß das Leiterseil, an welchem sie befestigt sind, im Bereich der Pendelaufhängungen starken dynamischen Biegewechseldehnungen unterworfen ist Windeinwirkung auf das Leiterseil führt zu höherfrequenten Seilvibrationen, welchen das Pendel aufgrund seiner Masse bzw. Masseverteilung nicht folgen kann. Diese Vibrationen treten nahezu immer auf und können zu Seilbruch im Bereich des Aufhängungspunktes eines Tanzpendels führen.

Aus US-PS 40 11 397 ist ein Schwingungsdämpfer für Hochspannungskabel bekannt, der etwa nach Art eines Stockbridge-Dämpfers aufgebaut ist Charakteristisch an dieser Art von Dämpfern ist, daß eine Dämpfungsmasse mittels elastischer Glieder — im vorliegenden Falle zweier Federn — an das Leiterseil angekoppelt ist Die Energie von Leiterseilschwingungen wird durch Reibungsverluste im Bereich der Federn vernichtet oder zumindest abgesenkt Ein derartiger Dämpfer wird erst dann wirksam, wenn bereits Schwingungen im Leiterseil vorhanden sind Eine Absenkung ganz bestimmter Frequenzen, nämlich der Torsionsschwingungsfrequenzen, wird durch Stockbridgeartige Dämpfer nicht erreicht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tanzpendel zu schaffen, durch dessen Ausbildung die bei niederfrequenten sowie hochfrequenten vertikalen Schwingungsmoden auftretenden Biegewechseldehnungen des Leiterseiles im Bereich der Pendelaufhängung reduziert werden. Dies soll bei möglichst guter Ankopplung des Pendels an Torsionsschwingungen des Leiterseiles geschehen.

Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 dadurch gelöst, daß der Pendelkörper mittels einer rechtwinklig zur Seillängsrichtung, in Ruhelage horizontal verlaufen Schwenkachse an der KJemmhaherung befestigt ist, wobei der im wesentlichen durch den Ausleger vorgegebenen Abstand der Schwenkachse vom Leiterseilmittelpunkt kleiner ist als der im wesentlichen durch einen von der Oberseite des Pendelkörpers abstehenden vorgegebene Abstand der Schwenkachse vom Massenzentrum des Pendelkörpers und sich das Massenzentrum des Pendelkörpers unter dem Einfluß seines Eigengewichtes lotrecht unterhalb der Schwenkachse befindet.

Zunächst werden durch die Erfindung in vorteilhafter Weise Biegewechselbeanspruchungen des Leiterseiies im Bereich der Seilklemme vermieden, die insbesondere dann auftreten, wenn sich das Pendel in einem Schwingungsknoten einer vertikalen Seilschwingung befindet. Dann vollführt nämlich die Pendelmasse eine Pendelbewegung um die Klemmhalterung herum, ohne im wesentlichen eine vertikal gerichtete Translationsbewegung zu vollführen. Diese Bewegungsform würde zu einer gegengerichteten Biegewechseldehnungsbeanspruchung führen, wenn die Bewegung der Pendelmasse durch die Schwenkachse nicht von der Bewegung der Klemmhalterung abgekoppelt wäre. Die Vertikalschwingung kann im wesentlichen die Klemmhalterung durchlaufen, ohne mit der Pendelmasse in Wechselwirkung zu treten, da diese in Seiliängsrichtung »locker« an der Klemmhalterung angeordnet ist

Da die Pendelmasse jedoch rechtwinklig zur Seillängsrichtung unverschwenkbar am Leiterseil befestigt ist, wird bei eventuell auftretenden Torsionsschwingungen die Pendelmasse zwangsweise in einer im wesentlichen senkrecht zur Seillängsachse ausgerichteten Torsionsschwenkebene beschleunigt, wodurch die vorteilhafte »Tanzpendelwirkung« erhalten bleibt

ίο Vorteilhaft für eine gute Ankopplung der Pendesmasse am Leiterseil wirkt sich deren Anlenkung an einem nach unten abstehenden Ausleger der Klemmhalterung aus. Je näher die Schwenkachse am Leiterseilmittelpunkt angeordnet ist, desto ruhiger verharrt die träge Pendelmasse in ihrer Ruhestellung, wenn eine Vertikalschwingungsmode die im Schwingungsknoten befindliche Klemmhalterung durchläuft

Durch Zwischenschaltung eines Schwenkarmes zwischen Pendelkörper und Schwenkachse kann die Pendelmasse weiter vom Seilmittelpunr-.i entfernt werden, wodurch der Hebelarm zwischen PendeLnasse und Leiterseil in vorteilhafter Weise verlängert wird. Je größer das Verhältnis von Schwenkarmlänge zu Auslegerlänge gewählt wird, um so größer ist die Reduzierung von eventudl auftretenden gegengerichteten Biegewechseldehnungsbeanspruchungen.

Durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 2 ist sichergestellt, daß die Pendelmasse bei auftretenden Vertikalschwingungen definiert in einer in Seilrichtung ausgerichteten Schwenkebene verbleibt. Des weiteren können die aufgrund der tragen Pendelmasse und des relativ langen Schwenkannes auftretenden hohen Drehmomente in den Umkehrpunkten der Torsionsschwenkbewegung der Pendelmasse durch die Zusammenwirkung einer Führungsfläche und einer Gleitfläche gut auf das Leiterseil übertragen werden.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Füh- - rungsfläche und der Gleitfläche gemäß Anspruch 3 ist gewährleistet, daß die Pendelmasse in Ruhestellung unter dem Seilmittelpunkt hängt, wodurch zusätzliche Scherbelastungen auf die Gelenkverbindung zwischen Klemmhalterung und Pendelmasse vermieden werden.

Durch Anspruch 4 ist eine Biegebewegur.g des Leiterseils zwischen den beiden Klemmuf^fen nach Art eines in zwei Punkten eingespannten Balkens ermöglicht, wodurch die hohe, lokalisierte Biegebelastung an den Außenkanten der Klemmuffen bei einer Vertikalschwingung des Pendels noch weiter reduziert wird.
Durch die Anordnung von Schwenkanschlägen gemaß Anspruch 5, di<; die Schwenkbewegung der Pendelmasse begrenzen, wird vermieden, daß bei heftiger Frregung der Pendelmasse diese an den Stützkörper anschlagt und diesen beschädigt. Die Verstellbarkeit der Schwenkanschläge erweist sich insbesondere bei nicht horizontalem Seilverlauf als vorteilhaft, wtiil dadurch die maximale Auslenkung der Pendelmasse beidseitig auf die »Schräglage« des Leiterseiies abgestimmt werden kann.

Durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruehes 6 ist das Tanzpendel kostengünstiger herzustellen, da für das Schwenkgelenk im wesentlichen handelsübliche Gummielemente verwendet werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargesti Ut und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung,
Fig.2 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß Schnittlinie H-Il in Fig. i.

An einem Freileiterseil 1 ist ein Pendelkörper 2 mittels einer Klemmhalterung 3 befestigt. Die Klemmhalterung 3 umfaßt einen das Leiterseil 1 vollständig umhüllenden Stützkörper 4, der über die Klemmhalterung 3 in Seillängsrichtung 5 hinaussteht. Die Überstehlänge 6 beträgt in etwa das 12- bis I8fache des Leiterseildurchmessers 7.

Die Klemmhalterung 3 besteht im wesentlichen aus zwei Kiemmuffen 8, die an den Enden eines in Seillängsrichtung 5 verlaufenden Verbindungssteges 9 angeord- net sind und das Leiterseil 1 bzw. den Stützkörper 4 mit Abstand in Seillängsrichtung 5 ringförmig umgreifen. Diese Kiemmuffen 8 bestehen im wesentlichen aus jeweils einem Unterteil 10 und einem Oberteil 11, wobei jeweils ein Unterteil 10 und ein Oberteil 11 paarweise is mittels zweier Schrauben 12 verschraubt sind. Der Haftsitz der Kiemmuffen 8 auf dem Stützkörper 4 wird durch einen vertikal gerichteten, durch die Schrauben 12 ausgelösten Klemrndruck bewirkt.

Von der Unterseite 13 des Verbindungssteges 9 steht mittig zwischen den beiden Kiemmuffen 8 ein Ausleger 14 nach unten ab, der im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist, wobei die Scheibenebene parallel zur Seillängsrichtung S verläuft An dem Ausleger 14 ist mittels eines Schwenkgelenkes 15 ein Schwenkarm 16 drehgelagert, dessen unteres Ende mit der Oberseite 17 des Pendelkörpers 2 starr verbunden ist Die Schwenkachse 18 des Schwenkgelenkes 15 verläuft rechtwinklig zur Seillängsrichtung 5 und liegt bei ruhig hängender Pendelmasse in einer horizontalen Ebene. Die Schwenkachse 18 ist derart angeordnet, daß sie gleichen Abstand zu den beiden Kiemmuffen 8 aufweist, ihr Abstand 19 zum Leiterseilmittelpunkt jedoch möglichst gering ist

Im Bereich des Schwenkgelenkes 15 ist an eine der Seitenflächen des Auslegers 14 eine zur Schwenkachse 18 rechtwinklige Führungsfläche 21 angeformt, an welcher pianparaüei eine Gleitfläche 22 anliegt, die an der Oberseite des Schwenkarmes 16 angeformt ist Der Ausleger 14 ist derart versetzt an der Unterseite 13 des Steges 9 angebracht, daß die zwischen der Führungsfläehe 21 bzw. der Gleitfläche 22 verlaufende Trennfuge bei ruhig hängendem Pendelkörper 2 im Lot mit dem Massenzentrum des Pendelkörpers 2 und dem Seilmittelpunkt liegt

In die Oberseite des Verbindungssteges 9 ist im Bereich zwischen den Kiemmuffen 8 eine leicht konkave Hohlkehle 23 eingeformt die zu den Kiemmuffen 8 hin in Seillängsrichtung ausläuft Durch diese Hohlkehle 23 und die Unterseite des Stützkörpers 4 ist zwischen den Kiemmuffen 8 somit ein Biegefreiraum 24 gebildet

Von den Unterseiten 10 der Kiemmuffen 8 stehen nach unten entlang der Außenkanten 30 des Schwenkarmes 16 zwei Schwenkanschläge 25 ab, in deren unteren Enden 26 je eine Anschlagschraube 27 angeordnet ist Die Einschraubrichtung 28 der Anschlagschrauben 27 verläuft im wesentlichen in Seillängsrichtung 5. Jede der Anschlagschrauben 27 trägt an ihrem dem Schwenkarm 16 zugewandten Ende eine Anschlagfläche 29, die den in Seillängsrichtung gerichteten Außenkanten 30 des Schwenkarmes 16 mit Abstand gegen- überliegen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

1.2 in der Schwenkebene des Schwenkannes (16) Patentansprüche: angeordnet sind.

1. Vorrichtung zur Erniedrigung von Torsions- 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Schwingungsfrequenzen in Ober weite Strecken ge- s Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das spannten Seilen, insbesondere Freileiterseilen, Schwenkgelenk (15) als elastisches Gummielement

ausgebildet ist, wobei der Schwenkarm (16) in Seil-

1. mit mindestens einem mit Abstand vom Leiter- längsrichtung (5) beweglich, rechtwinklig zur Seilseil torsionsstarr an diesem angeordneten Pen- längsrichtung (5) jedoch unverschwenkbar geführt delkörper, io iit

1.1 der über einen Ausleger mit einer am Seil befe stigbaren oder zwischen mehreren Seilen auf-

hängbaren Klemmhaltening verbunden ist,

1.1.1 die den Umfang des/der Seile vollständig umfaßt und 15 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erniedri-

1.1.2drehfest am Seil angekoppelt ist, gung von Torsionsschwingungsfrequenzen in über wei-

gekennzeichnet durch folgende Merkmal. J^SfSTS^AS^SiS

2. der Pen<je3cörper (2) ist mittels einer rechtwink- torsionsstarr an diesem angeordneten Pendelkörper, !ig zur Seaiängsriehiüiig (5), in Ruhelage hori- a) der über einen Ausleger mit einer am Seil befestigbaren zontal verlaufenden Schwenkachse (18) an der oder zwischen mehreren Seilen aufhängbaren Klemm-Klemmhalterung (3) befestigt, wobei halterung verbunden ist, die den Umfang des/der Seile

2.1 der im wesentlichen durch den Ausleger (14) vollständig umfaßt und drehfest am Seil angekoppelt ist

vorgegebene Abstand (i9) der Schwenkachse Derartige Vorrichtungen dienen zur Vermeidung von

(18) vom Leiterseilmittelpunkt kleiner ist als der 25 Resonanzschwingungen, die beispielsweise in Freilei-

im wesentlichen durch einen von der Oberseite tungsseilen auftreten können. Diese Resonanzschwin-

(17) des Pendelkörpers (2) abstehenden gungen beruhen auf einer Überlagerung der Frequen-

Schwenkarm (16) vorgegebene Abstand (20) zen zweier unterschiedlicher Schwingungsmoden, näm-

der Schwenkachse (18) vom Massenzentrum Hch einer vertikalen Seilschwingung und einer gleichzei-

des PendelVörpers (2) und 30 tigen Torsionsschwingung des Seiles. Die Eigenfrequen-

22 sich das Massenzentrum de? Pendelkörpers (2) zen der vertikalen Schwingungsmoden sind im wesentli-

unter dem Einfluß seines Eigengewichtes lot- chen durch den Abstand der Aufhängungspunkte von

recht unterhalb der Schwenkachse (18) befin- Leiterseilen an Leitungsmasten und durch die Seilspan-

det nung vorgegeben, wohingegen die Eigenschwingungen

35 der Torsionsmoden darüber hinaus durch die Torsions-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet Steifheit und die Massenverteilung um den Seilmitteldurchfolgende Merkmale: punkt bestimmt sind.

Im Normalfall liegen die Eiger.frequvxzen dieser bei-

1. Der Ausleger (14) weist eine in Seillängsrich- den genannten Schwingungsmoden weit auseinander, so

tung (5) ausgerichtete, zur Schwenkachse (18) 40 daß eine Oberlagerung oder Annäherang der Eigenfre-

rechtwinklige Führungsfläche (21) auf, quenzen nicht zu befürchten ist Jedoch kann insbeson-

1.1 an welcher planparallel eine Gleitfläche (22) des dere Vereisung zu einer Änderung der für die Eigenfre-

Schwenkarmes (16) anliegt. quenzen verantwortlichen physikalischen Größen, vor

allem Masse und Torsionssteifheit, führen, wodurch eine

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden 45 Verschiebung der Eigenfrequenzen erfolgt, die eine Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Füh- Überlagerung der beiden Schwingungsfrequenzen zur rungsfläche (21) und die Gleitfläche (22) mit dem Folge haben kann. Die auf dieser Überlagerung beru-Leiterseilmittelpunkt und dem Massenzentrum des hende Resonanzerhöhung hat eine besonders geartete Pendelkörpers (2) in der im wesentlichen senkrech- Seilschwingungsart zur Folge, die im allgemeinen mit ten Schwenkebene liegen. 50 »Seiltanzen« bezeichnet wird. Liegen die beiden ge-

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden nann.'en Frequenzen nahe beieinander, so genügen oft Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die zwi- kleine Schwingungsanregungen beispielsweise durch sehen den Kiemmuffen (8) liegende Oberseite des Eisabwurf oder Wind, um dieses »Seiltanzen« auszulö-Verbindungssteges (9) eine in Seillängsrichtung (5) sen. Das Seiltanzen führt sehr oft zu starken Beschädiverlaufende Hohlkehle (23) eingeformt ist, deren 55 gungen von Leitungssystemen und damit zu deren Aus-Krümmungsachse rechtwinklig zur Seillängsrich- fall.

tung verläuft. Dieses Seiltanzen kann durch sogenannte »Tanzpen-

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden del« unterdrückt werden, das sind Pendel, die zwischen Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merk- den Leitungsmasten an einem oder mehreren Punkten male: 60 des Leiterseiles befestigt werden. Diese Tanzpendel

weisen eine Pendelmasse auf, die über einen Ausleger

i. Von der Unterseite (13) der Klemmhalterung o. dgl. drehfest derart mit dem Leitungsseil verbunden

(3) stehen zwei Schwenkanschläge (25) nach un- ist, daß diese Pendelmasse bei Verdrehung des Leiter-

ten ab, weiche seiles um dessen Seillängsachse starr an dieses angekop-

1.1 je eine dem Schwenkarm (16) in Leiterseilrich- 65 pelt ist. Durch diese starre Ankopplung von Massen, die

tung (5) zugewandte und im wesentlichen in vom Seilmittelpunkt entfernt liegen, wird das Trägheits-

Leiterseilrichtung (5) verstellbare Anschlagflä- moment des Seiles um seinen Mittelpunkt stark erhöht

ehe (29) aufweisen sowie und dadurch die Torsionsschwingungsfrequenz ernied-