DE3116222A1

DE3116222A1 - Abspannmittel mit einem seil aus synthesefasern

Info

Publication number: DE3116222A1
Application number: DE19813116222
Authority: DE
Inventors: Leopold Kranj Gregorac
Original assignee: PHILADELPHIA RESINS CORP
Current assignee: PHILADELPHIA RESINS CORP
Priority date: 1981-04-21
Filing date: 1981-04-23
Publication date: 1982-11-11
Also published as: FR2509775B1; FR2509775A1

Description

Abspannmittel mit einem Seil aus Synthefasern

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von Seilen aus Synthesefasern als Abspannmittel· für aufragende MetaMkonstruktionen wie z. B. Maste oder Antennen. Es ist an sich bekannt, Seile aus Synthesefasern als Abspannmittel· zu verwenden. So hat die Anmelderin während einiger Jahre Seile aus Synthefasern hergestellt, die für Abspannzwecke verwendbar sind. Das von der Anmelderin hergestellte Seil aus Synthesefasern wird aus einer Aramid-(aromatischesPolyamid)-Faser gefertigt, die im Handel unter dem DuPont-Warenzeichens "KEVLAR" bekannt ist. Diese Faserseile werden von der Anmelderin unter dem Warenzeichen "PHILLY-STRAN" in den Handel gebracht. Diese Seile aus Synthesefasern können entweder zu einem vollen oder zu einem hohlen Geflecht geflochten oder gek^ppe^ werden; sie können auch aus paral·l·el·en Litzen bestehen, die mit Stoff oder gegenläufig gewebtem Garn umwickelt sind.

Diese Seiie sind normalerweise auch mit einer Schutzummantelung hergeste^t worden, insbesondere einer netzartigen perforierten Polyester-Ummantelung oder einer Ummanteiung aus extrudiertem Copoiymer.

Die Verwendung von Seilen aus Synthesefasern der vorbeschriebenen ^Art als Abspannung kann erhebliche Vorteile zur Folge haben. Die Synthesefasern sind erheblich leichter und flexibler als Metallkabel gleicher Festigkeit, so dass Handhabung und Anbringung leichter sind. Die Fasern sind darüber
hinaus auch nicht korrodierend, so dass sie relativ wartungsfrei sind. Abgesehen von der Tatsache, dass sie nicht rosten, bleiben die Seile auch durch Luftverunreinigungen oder durch länger
dauerndes Eintauchen in Salzwasser unbeeinflusst. Einer der bedeutsamsten Vorteile der Abspannungen aus Synthefasern sind deren dielektrischen Eigenschaften. Metallische Kabel sind elektrische Leiter, die in der Nähe befindlichen Personen bei Berührung gefährden. Die dielektrischen Eigenschaften des synthetischen
Seiles sind bei der Verwendung von Sendeantennen wie z. B. für
Fernsehen und Radio sogar von noch grösserer Bedeutung. Metallische Kabel werden Teil der Sendekonstruktion, es sei denn,
dass sie richtig isoliert sind; sie können zudem Verzerrungen
in den ausgesendeten Signalen von anderen Antennen bewirken,
wenn das Kabel im übertragungsweg liegt. Bei den nicht leitenden synthetischen Fasern können die Abspannseile als elektromagnetische Einflussgrössen bei der Festlegung der Antennenanordnung
ausser Betracht bleiben.

Trotz der allgemein anerkannten Vorteile der Verwendung von Abspannseilen aus Synthesefasern hat es bislang bedeutsame Probleme gegeben, die einer verbreiteten Verwendung derartiger Abspannungen an grossen Türmen oder Masten, insbesondere an Masten für

Großsendeanlagen, entgegenstanden. Es ist allgemein bekannt, dass die Erde eine merkliche negative Ladung hat. Die oberen Schichten der Atmosphäre enthalten die entsprechende positive Ladung. Diese aufgeladenen Lagen bilden einen sphärischen Kondensator mit einem merklichen dazwischen befindlichen elektrostatischen Feld. Eine geerdete Antenne kann die negative Ladung der Erde einige hundert Fuss in die Atmosphäre verlängern. Dies hat zur Folge, dass die elektrostatischen Kraftlinien gleichen Potentials in der Nähe des Turmes oder Mastes konzentriert werden. Wenn der Mast eine Sendeantenne ist, wird die elektrostatische Kraft durch die induzierten elektrischen Felder der Antenne kompoundiert. Die kombinierten elektrostatischen Kräfte können sogar grosser sein, wenn es elektrische Stürme in der Nähe des Mastes gibt.

Es ist weiterhin allgemein bekannt, dass elektrostatische Kräfte sich um unregelmässig geformte Bereiche , insbesondere scharfkantige Oberflächen einer Konstruktion, verstärken und entladen. Die End-Verbindungselemente für Abspannseile weisen solche ungleichmässig geformten, scharfkantigen Oberflächen auf und haben darüber hinaus die Tendenz, elektrostatische Energie zu konzentrieren und in die Atmosphäre zu entladen. Dieses Problem wird grössr, wenn Seile aus Synthesefasern benutzt werden, da die End-Verbindungselemente normalerweise metallische Leiter sind, wohingegen die Abspannseile Nichtleiter sind. Somit ist am Übergangspunkt vom End-Verbindungselement zum Abspannseil eine Diskontinuität bezüglich der elektrischen Leitereigen-

t 1 ft.

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schäften vorhanden, wobei die elektrostatische Entladung dahin tendiert/ genau an diesem unregelmässig geformten Bereich zu erfolgen. Die stattfindende Entladung ist auf die Ionisierung der Luft in der unmittelbaren Nachbarschaft des Feldkonzentra-

als

tionspunktes zurückzuführen; sie ist im allgemeinen Koronaentladung bekannt. Bei metallischen Leitern ist diese Entladung lediglich unerwünscht, da sie einen Leistungsverlust darstellt, Nachrichtensysteme stören und zur Bildung von Ozon führen kann, der möglicherweise die Korrosion des Metallkabels beschleunigt. Bei Seilen aus Synthesefasern ist das Problem von grösserer Bedeutung, da die Entladung unter Umständen schnell durch die Synthesefasern hindurchbrennt und das Roissen des Seiles bewirkt.

Demzufolge liegt der Erfindung unter anderem die wichtige Aufgabe zugrunde, die mit der Koronaentladung zusammenhängenden Probleme zu verringern. Diese und andere Zielsetzungen der Erfindung im Zusammenhang mit der Herstellung geeigneter Abspannmittel aus Synthesefasern werden in der folgenden Beschreibung näher erläutert.

Die Erfindung betrifft ein Abspannmittel für eine aufragende Metallkonstruktion. Das Abspannmittel weist ein dielektrischen Seil aus Synthesefasern auf, das von einer feuchtigkeitsdichten Ummantelung umgeben ist. Ein Anschlusselement ist an einem Ende des Seiles angebracht, um dieses mit der aufragenden Konstruktion zu verwenden. Das Anschlussmittel weist einen Vergusskopf auf, in welchem gespleiste Fasern des Seiles in Vergussmaterial

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eingekapselt sind, um das Anschlusselement am Ende des Seiles anzubringen. Am Vergusskopf ist eine Koronaentladungs-Einrichtung angebracht und derart angeordnet, dass sie das Seil aus Synthesefasern an der Stelle kreisringförmig umgibt, an welcher das Seil in den Vergusskopf eintritt, um so die Wahrscheinlichkeit einer Koronaentladung nahe der Oberfläche des Seiles zu verringern, die dazu führen könnte, dass das Seil durchbrennt und reisst. Es werden einige Ausführungsformen der Koronaentladungs-Vorrichtung offenbart, einschliesslich eines Metalltoroids, das durch einen elektrischen Leiter mit dem Vergusskopf verbunden ist, einem glockenförmig aufgeweiteten Fortsatz des Halses des Vergusskopfes und einem glockenförmig aufgeweiteten Fortsatzes des Halses des Vergusskopfes, bei welchem der innenseitige Bogen der glockenförmigen Aufweitung sich über im wesentlichen dreiviertel eines Kreises erstreckt und einen Kragen um den Hals des Vergusskopfes bildet.

Es werden zwei unterschiedliche Ausführungsformen derartiger Abspannmittel in Kombination mit einem Mast offenbart. Bei einer Ausführungsform sind die Abspannmittel direkt mit dem Mast verbunden. Bei der anderen Ausführungsform handelt es sich um eine Schirmantenne, beiwelcher die Abspannmittel· benutzt werden, um die ausstrahlenden Antennenleiter in der richtigen Anordnung zu halten.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, ohne dass jedoch die Erfindung auf die konkreten

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gezeigten Anordnungen und Einrichtungen beschränkt sein soll. Es zeigen:

Fig. 1 im Schema einen Mast mit Abspannseilen und einer

sinnbildlichen Darstellung der Kraftlinien gleichen Potentials, die um den Mast konzentriert sind,

Fig. 2 einen Längsschnitt eines bekannten End-Verbindungsstückes und eines Vergusskopfes mit einem darin vergossenen Kabel aus Synthesefasern,

Fig. 3 die perspektivische Ansicht eines bekannten End-Verbindungsstückes mit sinnbildlicher Darstellung der Konzentration der elektrostatischen Kräfte am Seil aus Synthesefasern,

Fig. 4 die perspektivische Ansicht eines End-Verbindungsstückes nach einer Ausführung der Erfindung, in welcher sinnbildlich die Verteilung der elektrostatischen Kräfte um das Seil aus Synthesefasern dargestellt ist_f

Fig. 5 die perspektivische Ansicht von drei unterschiedlichen Ausführungsformen eines End-Verbindungsstückes mit Vergusskopf gemäss der Erfindung,

Fig. 6a, 6b und

6c jeweils einen Längsschnitt durch einen Vergusskopf mit Darstellung des Bereiches der Koronaentladung,

Fig. 7 ein Teil-Längsschnitt eines bekannten Vergusskopfes, an welchem sinnbildlich die Konzentration der elektrostatischen Kräfte um den Hals des Vergusskopfes dargestellt ist,

Fig. 8 einen Teil-Längsschnitt eines Vergusskopfes gemäss der Erfindung, an welchem sinnbildlich die Verteilung der elektrostatischen Kräfte vom Seil aus Synthesefasern weg dargestellt ist/

Fig. 9 den Längsschnitt eines End-Verbindungsstückes gemäss einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 10 den Längsschnitt eines End-Verbindungsstückes gemäss einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 11 die perspektivische Ansicht eines Seiles aus Synthesefasern und Eierisolatoren als Abspannmittel für den Antennendraht einer Schirmantenne.

In der Zeichnung, in welcher gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Teile beziehen, zeigt Fig. 1 einen geerdeten Metallmast 10, der durch eine Anordnung von Abspannseilen 12 verspannt ist. Es ist allgemein bekannt, dass die Erde eine negative elektrische Ladung hat und die oberen Schichten der Atmosphäre eine entsprechende positive Ladung aufweisen. Dazwischen wird ein elektrostatisches Feld mit sich ändernden Stärken erzeugt, wie dies sinnbildlich durch die Kraftlinien gleichen Potentials E1 - En angedeutet ist. Fig. 1 lässt erkennen, dass ein geerdeter Metallmast die negative Erdladung um einige hundert Fuss in die Luft hinein verlängern kann, wobei sich als Ergebnis eine Konzentration der Linien gleichen Potentials um den Mast 10 ergibt.

Es sind bereits Abspannseile aus Synthesefasern benutzt worden. Diese Seile aus Synthesefasern können von der Art sein, wie sie vorstehend im Zusammenhang mit dem Hintergrund der Erfindung beschrieben werden; sie werden im allgemeinen wegen der darin genannten Eigenschaften verwendet. Im Stand der Technik werden diese Abspannseile durch End-Verbindungsmittel abgeschlossen wie z. B. dem End-Verbindungsstück 14 gemäss Fig. 2. Dieses Endverbindung sstück 14 ist ein metallisches Bauteil und weist ein Verbindungsring-Teil 16 auf, das unter Verwendung geeigneter Mittel an einem Mast angebracht wird. Das Verbindungsstück 14 weist weiterhin ein Vergusskopf-Teil 18 auf, welches kegelstumpf förmig ausgebildet und mit einem engen Hals 20 versehen ist, dessen öffnung in eine hohle kegelstumpfförmige Kammer 22 übergeht. Letztere ist an ihrem weiteren Ende durch eine Platte 24 verschlossen, die einstückig mit dem Verbindungsteil 14 sein kann. Der Vergusskopf 18 dient der Verbindung eines Seiles aus Synthesefasern mit dem Endstück 14. Fig. 2 lässt erkennen, dass ein Seil 26 aus Synthesefasern eine Anzahl dünner Synthesefaser-Litzen 28 aufweist, die durch eine Schutzummantelung 30 abgedeckt sind. Die Faserlitzen 28 können zu einem festen oder hohlen Geflecht geflochten und zu einem Kabel gemäss der Darstellung der Fig. 2 verseilt oder horizontal geschlagen und mit entweder einer Stoffumwickelung oder anderen Litzen umwickelt sein. Bislang ist die Ummantelung 30 überwiegend als netzartige Polyesterhülle ausgebildet, wenngleich auch ein extrudiertes Copolymer benutzt worden ist.

Um das End-Verbindungsstück 14 am Seil 26 anzubringen, wird ein

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Abschnitt der Ummantelung 30 weggeschnitten; eine oder mehrere Wicklungen eines Bandes 32 werden am Ende der verbleibenden Ummantelung angebracht. Die freigelegten Faserlitzen 28 werden gelöst und auseinandergespleist/ wie dies im Zusammenhang mit der Litze 34 in Fig. 2 dargestellt ist. Die Litzen 34 werden durch den Hals 20 in die Kammer 22 eingeführt; eine geeignete flüssige Vergussmasse wird durch eine nicht dargestellte Öffnung in der Platte 24 eingegossen, um die Kammer 22 auszufüllen. Derartige Vergussmaterialien sind bekannt. Es kann sich dabei z.B. um ein Epoxyd eines Polyesterharzes handeln. Das Vergussmaterial wird in flüssiger Form angewandt und härtet aufgrund chemischer Reaktion nach Ilinzufügung eines Häxtungsmittels oder Katalysators. Bei einigen Vergussmaterialien kann Wärme angewendet werden, um das Aushärten zu beschleunigen. Wenn das Vergussmaterial 38 aushärtet, werden die Litzen 34 darin eingekapselt mit dem Ergebnis, dass das End-Verbindungsstück 14 fest mit dem Seil 26 verbunden ist.

Fig·. 3 zeigt ein Seil 26 aus Synthesefasern, welches als Abspannseil am Mast 10 durch ein End-Verbindungsstück 14 und einen Hakenring 38 angebracht ist, der mit dem Ring 16 des Verbindungsstückes in Eingriff ist. Der Hakenring 38 soll lediglich als Beispiel dienen, da es eine Reihe geeigneter Mittel gibt, um .das End-Verbindungsstück 14 mit dem Mast 10 zu verbinden.

Wie sinnbildlich in Fig. 3 dargestellt, sind die elektrostatischen Kräfte, die durch Linien E1 bis En veranschaulicht werden, an dem Punkt konzentriert, an welchem das Seil 26 aus dem End-Verbindungs-

stück 14 austritt. Mast 10, Hakenring 38 und End-Verbindungsstück 14 sind metallische Bauteile, die elektrisch leitend sind. Das Faserseil 26 ist ein Dielektrikum. Dies hat eine Diskontinuierlichkeit bezüglich der Leitungseigenschaften an dem Punkt zur Folge, wo das Seil 28 aus dem Verbindungsstück 14 austritt, die durch die kleine Fläche und die scharfen Ecken des Halses 20 betont wird. In diesem Bereich bildet sich eine Koronaentladung, wenn die elektrostatischen Kräfte ausreichend stark werden. Diese Koronaentladung kann durch die Schutzummantelung und die Synthese-Faserlitzen des Seiles 26 hindurchdringen und das Reissen des Seiles unter Belastung verursachen. Das Ergebnis kann katastrophal sein, wenn das Reissen zu einem Zeitpunkt stattfindet, wenn der Mast erheblichen seitlichen Belastungen unterliegt, wie sie beispielsweise von starken Winden verursacht werden können, die bei Gewittern auftreten.

In Fig. 4 ist ein End-Verbindungsstück 14 gemäss einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die sinnbildliche Darstellung der Linien E1 bis Em gleichen Potentials lässt erkennen, dass das Feld um das Kunstfaserseil 26 weniger konzentriert ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass am Hals des Vergusskopfes eine Koronaentladungs-Einrichtung 40 angeordnet ist. Einzelheiten der Koronaentladungs-Einrichtung und eine Erläuterung ihrer Funktion ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.

Koronaunterdrückungs-Vorrichtungen sind im Zusammenhang mit metallischen Leitern verwendet worden. Diese können die Form von Koronaunterdrückungs-Ringen gemäss US-PS 3,179,740 oder Spannungs-

entlastungs-Konen gemäss US-PS 3,217,091 haben. In diesen Anwendungsfällen sind die Koronaunterdrückungs-Vorrichtungen an verschiedenen Punkten entlang dem Leiter angeordnet, um den effektiven Durchmesser des Leiters zu vergrössern und so die den Leiter umgebende Feldstärke zu verringern. Es ist jedoch nicht anzunehmen, dass bei Anwendung dieser Technik die Bedeutung des Verhinderns von Koronaentladungen an einem Seil aus Synthesefasern an einem Punkt, an welchem das Synthesefaser-Kabel in das metallische End-Verbindungsstück eintritt, erkannt wurde. Deshalb wird davon ausgegangen, dass es neu ist, eine Koronaentladungs-Einrichtung am Hals eines Vergusskopfes eines End-Verbindungsstückes für ein Abspannseil aus Synthesefasern anzuordnen.

Wenngleich jede Koronaentladungs-Einrichtung wie beispielsweise die drei in Fig. 5 dargestellten Ausführungsformen dem bekannten End-Verbindungßstück gemäss Fig. 2 weit überlegen sind, haben Versuche erkennen lassen, dass bestimmte, bevorzugte Ausführungen anderen merklich überlegen sind.

In Fig. 5 sind drei Ausführungen (a), (b) und (c) von End-Verbindungsstücken mit Koronaunterdrückungs-Einrichtungen dargestellt. Bei der Ausführung (a) ist die Koronaunterdrückungs-Einrichtung

42 als glockenförmiger Fortsatz des Halses des Vergusskopfes ausgebildet. Bei der Ausführungsform (b) ist die Koronaunterdrükkungs-Einrichtung ein Metall-Toroid 44, das kreisringförmig um die Synthesefaser angeordnet und mit dem Hals des Vergusskopfes durch einen oder mehrere Leiter 48 verbunden ist. Bei der Aus-

führungsform (c) sind bei der Koronaunterdrückungs-Einrichtung Merkmale der Ausführungsform (a) und der Ausführungsform (b) kombiniert; sie weist einen glockenförmig aufgeweiteten Fortsatz des Vergusskopfhaises auf, wobei die nach innen gerichtete Abbiegung der glockenförmigen Aufweitung sich über im wesentlichen dreiviertel eines Kreisbogens erstreckt und einen Rand oder Kragen 48 um den Vergusskopfhals bildet. Weitere die drei Ausführungsformen betreffenden Einzelheiten und die relative Leistung jeder derselben bezüglich des Verhinderns von Koronabeschädigungen des Faserseiles wird im folgenden erörtert.

Theoretische mathematische Berechnungen der Feldstärke-Wirkungen um einen Vergusskopf wurden für bekannte Vergussköpfe gemäss Fig. 2 und für Vergussköpfe mit einem Koronaentladungs-Toroid der Ausführungsform (b) gemäss Fig. 5 durchgeführt. Vom Erfinder wurde eine noch zu veröffentlichte wissenschaftliche Abhandlung geschrieben. Wenngleich die mathematischen Lösungen über den für diese Anmeldung notwendigen Umfang hinausgehen, ergaben sich folgende Hinweise:

(a) Die grösste elektrische Feldstärke tritt erwartungsgemäss an der scharfen Kante des Halses des bekannten Vergusskopfes auf. Die Stärke des elektrischen Feldes variierte an diesem Punkt vom 14 - 30-fachen der Stärke des homogenen elektrischen Feldes, dem der Vergusskopf ausgesetzt war, wobei die Stärke von der Schärfe der Ecke oder Kante am Vergusskopfhals abhängt.

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(b) Mit dem Toroid-Vergusskopf wurde die Feldstärke erheblich reduziert; sie konnte dadurch variiert werden, dass entweder der radiale Querschnitt des Toroids (R in Fig. 6a) oder die Entfernung der Ringachse des Toroid von der Längsachse des Faserseiles (D in Fig. 6a) geändert wurde. Insbesondere ergab sich, dass durch Vergrösserung des Toroid-Querschnittradius¹ R die elektrische Feldstärke am Umfang des Toroids und am Synthesefaserseil in umgekehrtem Verhältnis abnahm. Durch Vergrösserung des Abstandes D zwischen der Ringachse des Toroids und der Seilachse erfolgte eine Verringerung der elektrischen Feldstärke entlang dem Seil, wohingegen die Feldstärke am inneren Umfang des Toroids zunahm.

Eine andere Veränderliche, die untersucht wurde und sich als von grosser Bedeutung herausstellte, war der Abstand des End-Verbindungsstückes vom Mast. Es wurde festgestellt, dass die elektrische Feldstärke sowohl am Toroid als auch am Seil linear mit dem Abstand des Verbindungsstückes vom Mast zunahm.

Aus den vorstehend erörterten mathematischen Berechnungen wurden zwei bedeutsame Schlüsse gezogen. Erstens sollte das End-Verbindungsstück so nahe am Mast angebracht werden wie dies praktisch möglich ist. Zweitens ergab sich, dass das Toroid möglicherweise nicht die beste Ausführungsform zur Koronaunterdrückung bei synthetischen Fasern darstellt, da die elektrische Feldstärke an der inneren Ausdehnung des Toroids zunahm, wenn die Toroidachse vom Seil entfernt wurde. Dies ist deshalb bedeutsam, weil

anzustreben ist, dass, wenn überhaupt eine Koronaentladung stattfindet, diese soweit vom Seil aus Synthesefasern stattfinden zu lassen wie möglich, wobei sie von der Faser weggerichtet sein sollte. Wenn der axiale Abstand D des Toroids vergrössert wird, um die Stärke am Seil zu reduzieren, η iiät die Wahrscheinlichkeit einer Entladung am inneren Umfang des Toroid.s(in Richtung auf das Seil) zu.

Am Milan Vidmar Institut für Hochspannungstechnik in Laibach (Jugoslawien) wurde ein Versuch durchgeführt, bei welchem zwei grosse flache bzw. ebene Kupferplatten durch einen kurzen Abschnitt aus Phillystran miteinander verbunden und über dem Boden aufgehängt wurden, so dass eine Platte die obere Platte und die andere die untere Platte eines grossen Kondensators darstellte. Die untere Platte wurde mit dem Phillystran durch ein End-Verbindungsstück mit Vergusskopf verbunden. Die untere Platte wurde geerdet , die obere Platte an einen Hochspannungsgenerator angeschlossen. Messungen wurden bei Verwendung von Wechselstrom bei 50 Hz und bei Gleichstrom durchgeführt. Die Spannung wurde erhöht, bis zum Einsetzen einer sichtbaren Korona und dann weiter erhöht, bis das Synthesefaser-Seil durchbrannte.

Fig. 6 lässt erkennen, wo die Koronaentladungerfolgte. Beim bekannten Vergusskopf, der in Fig. 6 (c) dargestellt ist, trat eine sichtbare Korona zuerst auf, wenn die Feldstärke zwischen den Platten ungefähr 160 kv/m betrug. Bei 190 kV/m war der Koronaeffekt sehr stark und verursachte einen Durchschlag. Die

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Korona erschien direkt am Faserseil, wie dies durch den mit C1 bezeichneten Bereich in Fig. 6 (c) angedeutet ist. Bei der Toroid-Entladeeinrichtung trat eine sichtbare Korona bei 225 kV/m in dem mit C2 bezeichneten Bereich der Fig. 6(a) auf. Bei 280 kv/m war der Koronaeffekt sehr stark und verursachte einen Durchschlag. Beim glockenförmig aufgeweiteten Kopf trat eine sichtbare Korona bei 280 kV/m in den mit C3 bezeichneten Bereich der Fig. 6(b) auf. Die Feldstärke wurde bis zu 375 kV/m erhöht, ohne dass eine Korona an irgendeinem anderen Punkt auftrat; das Seil wurde nicht beschädigt.

Gleichzeitig mit dem vorstehend beschriebenen Versuch wurde ein anderer Versuch durchgeführt, um den Effekt bei Sättigung der Synthesefasern mit Regenwasser zu bestimm en. Ein ungeschütztes Faserseil wurde während einer längeren Zeitdauer in frisches Wasser eingetaucht, um es völlig mit Wasser zu sättigen. Das Seil wurde unmittelbar leitend, wenn Spannungen an der oberen Platte angelegt wurden. Dies führte zu der Schlussfolgerung, dass die bisher gebrachten netzartigen Polyester-Ummantelungen nicht ausreichten, um bei einer längeren Nässeperiode die Leitfähigkeit auszuschliessen. Es wurden Empfehlungen gegeben, nur die feste bzw. geschlossene extrudierte Polyurethan-Ummantelung zu verwenden.

Die vorstehend erörterten theoretischen Berechnungen und Versuche ergaben, dass der glockenförmig erweiterte Fortsatz des

würde

Vergusskopfhalses gegenüber dem Toroid vorzuziehen sein, wo wesentliche elektrische Felder vorhanden sein könnten. Allerdings

wurde für ausnehmend grosse synthetische Seile eine andere Ausführung der Koronaentladungs-Einrichtung entwickelt. Dies ist die Ausführungsform (c) der Fig. 5, die in den Fig. 8 und 10 detaillierter dargestellt ist. Fig. 8 lässt erkennen, dass der Hals 21 des Vergusskopfes 15 einen Fortsatz in Form einer nach aussen gebogenen Oberfläche 50 aufweist, die der glockenförmig aufgeweiteten Ausführung entspricht. Jedoch erstreckt sich der Bogen der nach aussen gerichteten Krümmung über ungefähr 270° bis zum Bereich 52 der Fig. 8. Dadurch entsteht ein grosser, im wesentlicher kreisförmiger Kragen 48 um den Vergusskopfhals herum. Der Kragen oder Rand 48 hat eine grosse Entladungsoberfläche, welche Tatsache der vorstehend erwähnten mathematischen Vorhersage Rechnung trägt, dass eine Vergrösserung des Querschnittsradius¹ des Toroid die Feldstärke verringern würde. Der Kragen 48 trägt darüber hinaus zur baulichen Festigkeit des Vergusskopfes bei; dies kann dort von Bedeutung sein, wo ein starkes Seil einer sehr hohen Spannung unterworfen ist.

Ein Vergleich der Fig. 7 und 8 zeigt die relative Stärke der elektrischen Feldverteilung um den bekannten Vergusskopf einerseits und den Vergusskopf mit Kragen andererseits. Fig. 7 zeigt, dass am Vergusskopfhals nahe dem Seil eine scharfe Spitze Emax der Feldverteilung auftritt. In Fig. 8 hingegen ist die Feldverteilung relativ einheitlich um den Kragenumfang; Emax tritt am oberen vorderen Quadranten weg vom Seil auf.

In den Fig. 9 und 10 sind bevorzugte End-Verbindungsstücke dargestellt. Das End-Verbindungsstück gemäss Fig. 9 ist mit einer glockenförmigen Aufweitung 56 des Halses 20 des Vergusskopfes 18 versehen; das End-Verbindungsstück 14 der Fig. 10 hat einen Kragen 54 um den Vergusskopfhals 20 herum. Bei beiden Ausführungsformen ist der Vergusskopf 18 als hohle kegelstumpfförmige Kammer bis zur Ebene 60 ausgebildet. Dort sind die Oberseite und die Unterseite des End-Verbindungsstückes 14 abgeschnitten, um parallele Schäkelschenkel 62 und 63 zu bilden. In jedem Schäkelsch enkel 62, 63 ist eine Durchbrechung 64 vorhanden, in die ein nicht dargestellterSchäkelbolzen einsteckbar ist. Ein gestrichelt dargestellter Ring 66 kann direkt am Mast angebracht sein. Durch Anordnung der Schäkel - oder Gabelkopfschenkel 62, 63 über dem Ring 66 und Befestigung an demselben unter Verwendung eines die Öffnung 64 durchragenden Stiftes oder Bolzens kann das Endverbindungsstück so nahe wie praktisch durchführbar am Mast angebracht werden, wodurch die elektrostatische Feldstärke an dem Punkt, an welchem das Synthesefaserseil aus dem Vergusskopf heraustritt, reduziert wird. Dies berücksichtigt die vorstehend · erörterten mathematischen Berechnungen, die erkennen lassen, dass die elektrostatische Feldstärke linear mit der Entfernung des Überganges Vergusskopf/Kunstfaserseil vom Mast zunehmen würde. Jedoch können in wenigstens einem Anwendungsfall die Abspannungsseile aus Synthesefaser nicht nahe am Mast angebracht werden. Dies ist der Fall bei einer Schirmantenne, bei welcher die Antennenanordnung flexible Leiter aufweist, die sich in Maibaumanordnung vom Mast erstrecken. In diesem Fall dienen die Synthe-

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faser-Seile dazu, die Antennen in ihrer richtigen ausgestreckten Position relativ zum Mast zu halten. Bei dieser Anordnung können die elektrostatischen Kräfte am Übergangspunkt zwischen den leitenden Antennendrähten und den nicht leitenden synthetischen Fasern sehr gross sein. Aus diesem Grunde kann es notwendig sein, Isolatormittel zwischen die Antennendrähte und dem Seil aus Synthetikfasern einzufügen. Gemäss der Darstellung der Fig. 11 sind zwei keramische Eierisolatoren 68, 70, die durch ein Metallseil 72 miteinander verbunden sind, zwischen den Antennendrähten 74 und dem Endverbindungsstück 14 angeordnet.

Die Erfindung kann in anderen speziellen Formen ausgeführt werden, ohne jedoch den Bereich der Erfindung und ihre charakteristischen Merkmale und Eigenschaften zu verlassen.

Claims

Patentansprüche

1. Abspannmittel für eine aufragende metallische Konstruktion, gekennzeichnet durch

(a) ein dielektrisches Seil (26) aus Synthesefasern;

(b) Anschlussmittel (14), die an einem Ende des Seiles (26) angebracht sind, um dieses mit der aufragenden Konstruktion (10) zu verbinden, wobei die Anschlussmittel (14) einen Vergusskopf (18) aufweisen,in welchem gespleiste Fasern (34) des Seiles (26) in Vergussmaterial eingekapselt sind, um die Anschlussmittel (14) mit dem Seil (26) zu verbinden;

(c) eine Koronaentladungs-Einrichtung (40), die am Vergusskopf

angebracht

(18)Yund derart angeordnet ist, dass sie das Seil (26) aus Synthesefasern kreisringförmig an der Stelle umgibt, an der das Seil (26) in den Vergusskopf (18) eintritt, um die Wahrscheinlichkeit einer Koronaentladung am Seil (26) zu verringern, die ein Brennen und Reissen des Seiles (26) verursachen kann.

2. Abspannmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das synthetische Seil (26) aus Pasern aus aromatischem Polyamid hergestellt ist.

3. Abspannmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koronaentlade-Einrichtung ein metallisches Toroid (44) ist, welches mit dem Vergusskopf durch einen elektrischen Leiter (46) verbunden ist.

4. Abspannmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koronaentladungs-Einrichtung (56) als glockenförmig aufgeweiteter Fortsatz des Vergusskopfes (18) ausgebildet ist.

5. Abspannmittel· nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koronaentiadungs-Einrichtung als glockenförmig aufgeweiteter Fortsatz des Vergusskopfes (18) ausgebildet ist und der innenseitige Bogen der glockenförmigen Erweiterung sich über im wesentlichen dreiviertel eines Kreises erstreckt und einen Kragen um den Vergusskopf an dem Punkt bildet, an welchem die Synthesefasern aus dem Vergusskopf austreten.

6. Vorrichtung mit einem durch wenigstens ein Absperrmittel abgespannten Metallmast, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

(a) der Metallmast (10) ist geerdet;

(b) das Abspannmittel weist ein dielektrisches Seil (26) aus Synthesefasern auf, an dessen einem Ende Anschlussmittel· (l·^ angebracht sind, die mit einem Vergusskopf (i8) versehen sind, in welchem gespleiste Fasern des Seiles (26) in· Vergussmaterial· eingebettet sind, um die Anschlussmittel· (l·^ am Seil· (26) anzubringen, und eine Koronaentiadungs-Einrichtung am Vergusskopf (i8) angebracht und kreisringförmig um das Seil· (26) aus Synthesefasern an der Stelle angeordnet ist, an weicher das Seil· (26) in den Vergusskopf (i8) eintritt, um die Wahrscheinlichkeit einer Koronaentladung am Seil· (26) zu ver-

ringern, die ein durch Brennen bewirktes Reissen des Seiles verursachen kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussmittel (14) zwei Schäkelschenkel (62, 63) mit einer dazwischen befindlichen öffnung für das Einführen eines Bolzens aufweisen und am Mast (10) Mittel angebracht sind, an denen die Schäkelschenkel (62, 63) mit Bolzen derart befestigt werden können, dass das Synthesefaserseil (26) sehr nahe am Mast befestigt ist, um die elektrostatischen Kräfte am Seil zu reduzieren.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Koronaentladungs-Einrichtung ein Metalltoroid (44) ist, das am Vergusskopf durch einen elektrischen Leiter (46) angebracht ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Koronaentladungs-Einrichtung als glockenförmig aufgeweiteter Fortsatz des Vergusskopfes ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Koronaentladungs-Einrichtung als glockenförmig aufgeweiteter Fortsatz des Vergusskopfes ausgebildet ist, bei welcher der innenseitige Bogen der glockenförmigen Aufweitung sich über im wesentlichen dreiviertel eines Kreises erstreckt und einen den Vergusskopf umgebenden Kragen oder Ring bildet.

11. Vorrichtung mit einer Schirmantenne und Abspannmittel, dadurch gekennzeichnet, dass Abspannmittel an jedem Antennenleiter der Schirmantenne angebracht sind und ein dielektrisches Synthesefaser-Seil aufweisen, wobei Isolationsmittel zwischen jedem Antennenleiter und dem ihm zugeordneten Abspannmittel angeordnet und Anschlussmittel an einem Ende des Seiles angebracht sind, um das Seil am Isolationsmittel zu befestige^ und das Anschlussmittel einen Vergusskopf aufweist/ in welchem die gespleisten Fasern des Seiles in Vergussmaterial eingegossen sind, um das Anschlussmittel am Seil anzubringen, und eine Koronaentladungs-Einrichtung am Vergusskopf derart angebracht ist, dass es das Synthesefaserseil an der Stelle kreisringförmig umgibt, an welcher das Seil in den Vergusskopf eintritt,' um die Wahrscheinlichkeit einer Koronaentladung am Seil zu verringern, die Brennen und Reissen des Seiles verursachen kann.

12. Anschlussmittel zur Verwendung an einem dielektrischen, als Abspannung für einen Mast verwendetes Synthesefaserseil, das an einem Ende des Seiles anbringbar ist, um dieses mit der abzuspannenden Konstruktion zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass

(a) Verbindungsmittel vorgesehen sind, um das Anschlussmittel mit der abzuspannenden Konstruktion zu verbinden;

(b) ein Vergusskopf vorgesehen ist, in welchem gespleiste Fasern des Seiles im Vergussmaterial eingekapselt sind, um das Anschlussmittel mit dem Seil zu verbinden;

(c) eine Koronaentladungs-Einrichtung vorgesehen ist, die am

Vergusskopf derart angebracht ist, dass sie kreisringförmig um das Synthesefaserseil an der Stelle verläuft, an der das Seil in den Vergusskopf eintritt, um die Wahrscheinlichkeit einer Koronaentladung am Seil zu verringern, die ein Brennen und Reissen des Seiles verursachen kann.

13. Anschlussmittel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Koronaentladungs-Einrichtung als Metalltoroid (44) ausgebildet ist, das mit dem Vergusskopf durch einen elektrischen Leiter verbunden ist.

14. Anschlussmittel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Koronaentladungs-Einrichtung als glockenförmig aufgeweiteter Fortsatz des Vergusskopfes ausgebildet ist.

15. Anschlüssmittel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Koronaentladungs-Einrichtung als glockenförmig aufgeweiteter Fortsatz des Vergusskopfes ausgebildet ist, bei welcher der innenseitige Bogen der glockenförmigen Aufweitung sich über im wesentlichen dreiviertel eines Kreises erstreckt und einen den Vergusskopf umgebenden Kragen oder Ring bildet.

16. Anschlussmittel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel von zwei Schäkelschenkein (62, 63) gebildet wird, die mit einer Durchbrechung (64) zur Herstellung einer Verbindung mit der abzuspannenden Konstruktion versehen sind.