FI57322C - Med baerare foersedd elektrisk haengkabelsamt foerfarande foer dess tillverkning - Google Patents

Description

E25r71 γβΊ m^kuulutusjulkaisu Cfjroo

Jffj (11) UTLÄGGNI NOJSKRIFT 5 fO £ L· ^ ^ ~ (51) Kv.Hc.*/Mt.CI.* H 0*1 B 7/22 SUOMI—FINLAND (21) p««»ttnuk«nui-p«t««»wöki*tal 731799 (22) HakunlapUvt—Am6knlng*dag 06.06.78 ^ * (23) AlltuplM—GiMghacadag 06.06.78 (41) Tulkit lulklMkil — Mlvlt offancHg 07.12.79 . . . ' (44) Nlhtiviktlpanon ji kuuLJulkalsun pvm. — .

Patent- och reglltentyrelsen ' ' AnsMcsn uthgd odi wcUkrlfcee puMkmd 31.03.80 ^ (32)(33)(31) Pyydstty etuoikeui—Begird prlorltet (71) 0y Nokia Ab, Kaapelitehdas, PL Ul9, Pursimiehenkatu 29-31, 00101 Helsinki 10, Suomi-Finland(FI) (72) Jouko Juhani Heikkilä, Helsinki, Suomi-Finland(FI) (7^+) Oy Kolster Ab .(5^) Kannattimella varustettu sähköriippukaapeli sekä menetelmä sen valmistamiseksi - Med bärare försedd elektrisk hängkabel eamt förfarande för dess tillverkning Tämän keksinnön kohteena on kannattimella varustettu sähkö-riippukaapeli, joka käsittää johdinosan ja sitä ympäröivän vaipan Muodostaman sydämen sekä kannattimen, joka koostuu langoista tai lankaelementeistä, jotka on tasaisesti jaettu sydämen ympärille ja kiinnitetty vaippaan.

Tämäntapaista sähkökaapelia käytetään ilma- eli riippukaapelina Ja se käsittää yleensä eristetyistä osajohtimista kerratun johdinosan, yhden tai useamman sen ympärillä sijaitsevan eristeainevaipan ja teollisesti sen yhteydessä olevan metallivaipan sekä kannattimen, jonka tarkoituksena on pääasiallisesti kantaa kaapelin oman painon ja ulkoisten kuormien kaapeliin aiheuttamat vetojännitykset. Kaapelin kannatin on jaettu ohuiksi langoiksi tai lankakimpuiksi, jotka on jaettu tasaisesti kaapelin ympärille. Langat tai lankakimput ovat konsentri-Sesti kierretyt kaapelin ympärille tai kulkevat kaapelin suuntaisina tasaisesti jaettuina ja kiinnittyneinä kaapelin ulkovaippaan.

Kun kaapeli on asennettu pylväisiin, siihen kohdistuu etupäässä staattinen, ripustusjänteen pituudesta, riippuman suuruudesta ja H 01 B 13/22 2 57322 kaapelin painosta johtuva asennuskuorma. Pakkanen, tuuli ja jääkuorma aiheuttavat satunnaisen lisäkuorman, joka venyttää kaapelia niin paljon, että sen kimmovoimat ja ulkoinen kuorma ovat tasapainossa. Kaapelin venyessä suuremmalle riippumalle johdinosa ja vaippa kantavat osan jännityksestä, mutta ne ovat yleensä niin pehmeää ainetta, kuten hehkutettua kuparia, muovia tai alumiinia, että pienetkin ve-nymät ovat pysyviä ja tietyssä vaiheessa venyttävä lisäkuorma jää käytännössä pelkän kannattimen kannettavaksi. Kun kaapelin pitäisi ui" koisen lisäkuorman poistuttua palautua ennalleen asennusriippumaansa, syntyy venyneessä johdinosassa ja vaipassa puristusjännitys, joka vastustaa kannattimen takaisinjoustoa. Jotta kaapeli tällöin palautuisi mahdollisimman lähelle alkuperäistä ripustuspituuttaan, on kannattimen jaksettava tyssätä venynyt johdinosa ja vaippa. Mitä lähemmäksi kannattimen alkuperäistä pituutta kannatin palautuu, sen pienemmiksi kuitenkin tulevat sen palauttavat kimmovoimat eli kaapelin johdinosaa ja vaippaa tyssäävät voimat. Tarvittavien kimmovoimien ylläpitämiseksi myös kaapelin palauduttua lähelle alkuperäistä ripustuspituuttaan olisi kannattimen paksuutta lisättävä huomattavasti, mikä taas olisi epätaloudellista.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada selitetyn tyyppinen riippu kaapeli, joka välttää edellä mainitut epäkohdat ja jossa kannatin pystyy palauttamaan kaapelin olennaisesti alkuperäiseen ripus-tuspituuteen siitä huolimatta» että paksuus mitoitetaan lähinnä vain tarvittavan kantokyvyn mukaan. Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisella riippukaapeli1la, jolle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että kaapeli on esivenytetty johdinosan, vaipan ja kannattimen yhdistämisen jälkeen siten, että kannattimeen syntyy pysyvä kimmoisa esijännitys.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että kaapelia on ennen sen varsinaista käyttöä etukäteen venytetty siten, että kaapelin venymä käytössä esiintyvien asennus- ja lisäkuormitusten alaisena tapahtuu kaapelin eri rakenneosien kimmovoimien resultantin palautuvalla alueella. Tällä tavalla saadaan kaapeli lisäkuormitusten poistuttua palautumaan lähes esivenytettyyn pituuteensa ilman, että kaapelin kannattimen mitoitusta on suurennettava esivenyttämättömän kaapelin kannattimeen nähden. Näin saadaan kaapelille paremmat palautumisominaisuudet venymisen jälkeen tarvitsematta ylimitoittaa kannatinta.

Keksinnön kohteena on myös menetelmä tällaisen riippukaapelin valmistamiseksi ja menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty 3 57322 patenttivaatimuksessa 5. Esivenytys voidaan suorittaa joko kaapelin viimeisen valmistusvaiheen yhteydessä tai erillisessä puolaustyövai-heessa.

Keksintöä selitetään lähemmin seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuviot 1 ja 2 esittävät perspektiivisesti keksinnön mukaisen riippukaapelin kahta eri sovellutusmuotoa, kuviot 3 ja 4 esittävät graafisesti kahden eri esivenyttämättö-män kaapelin venymätapahtumaa, kuv. 5 esittää graafisesti keksinnön mukaisen esivenytetyn kaapelin venymätapahtumaa, kuviot 6,7 ja 8 esittävät perspektiivisesti kolmea eri laitteistoa kaapelin esivenyttämistä varten.

Kuvioissa 1 ja 2 esitetyt riippukaapelit käsittävät metallijoh-timien muodostaman johdinosan 1 ja sitä ympäröivän tekoainevaipan 2, jonka sisällä on vetoa vastaanottavat langat 3. Langat on kierretty (kuv. 1) tai aalloitettu (kuv. 2) kaapelin taipuisuuden takia. Langat voivat olla valmistettu lasikuidusta.

Kuvioissa 3 ja 4 käyrä A kuvaa kannattimen ja käyrä B kaapelin johdinosan ja vaipan eli sydämen voima-venymä-piirrosta erillisenä ja käyrä C niiden resultanttia. Kun kaapeli asennetaan pylväisiin, siihen kohdistuvat voimat aiheuttavat asennuskireyden Fo, jonka sydämen ja kannattimen resultantti kantaa pisteessä . Kun kaapeliin kohdistuu lisäkuorma, esim. jää, kaapeli venyy, kunnes sen sisäiset kimmo-voimat ja ulkoinen kuorma ovat tasapainossa pisteessä Cg.

Kun lisäkuorma poistuu, kannatin pyrkii palautumaan takaisin kimmoisasti pitkin suoraa A, mutta sydämessä on tapahtunut pysyvä pisteen B2 ylityksen jälkeen muodonmuutos ja pisteestä B4 lähtien siinä vallitsee puristusjännitys, jonka palautuva kannatin saa aikaan. Näiden voimien resultantti C palautuu takaisin nyt suuremmilla veny-millä kuin kuorman kasvaessa, esim. asennuskireyttä Fo vastaava venymä pisteessä Cg on suurempi kuin alkuperäisessä ripustuspisteessä C<| . Koska kaapelin riippuma on yhteydessä köysiviivan pituuteen samoin kuin köysivoima tavalla, jota kuvaa käyrä 0, kaapelin palautuminen pysähtyy resultantin C ja käyrän D leikkauspisteessä Cg, missä sisäiset kimmo-voimat ja ulkoiset riippumasta ts. köysiviivan pituudesta johtuvat voimat ovat tasapainossa. Kaapelin riippuma on nyt suurempi, esim.

0,1 % suuruinen venyminen 50 m:n pylväsvälillä suurentaa riippuman kaksinkertaiseksi, kun käytetään yleistä 0,5 - 0,6 m:n suuruista riip- 4 57322 purnaa. Tämä ei ole toivottavaa visuaalisten syiden ja heilahtelujen, sekä käytettävissä olevan ilmatilan takia.

Kuvioissa 3 ja 4 esitetyt voima-venymä-piirrokset ovat hieman erilaisia johtuen kannattimen ja sydämen ainesvalinnassa, eli kimmo-kertoimesta ja niiden keskinäisestä pinta-alasuhteesta ja kummassakin on tapahtunut periaatteeltaan samanlainen pysyvä venymä. Ulkoisen kuorman lisäys ja sitä vastaava venymä voisi periaatteessa tapahtua myös resultantin C kimmoisella alueella, mutta se vaatisi kaapelin kantavien osien kohtuutonta ylimitoitusta, jotta kriittistä venymää ei ylitettäisi.

Kuviossa 5 kuvaa keksinnön mukaista esivenytystapahtumaa resultantin C kulku pisteestä 0 pisteen Cg kautta pisteeseen Cy, jossa ulkopuolinen esivenytysvoima on lakannut vaikuttamasta. Kannattimessa vaikuttaa nyt pysyvä vetovoima (piste A^), joka aikaansaa kannatti-meen kimmoisan esijännityksen, ja sydämessä yhtä suuri pysyvä puristusvoima (piste By). Kaapelin pysyvä venymä on pisteen Cy suuruinen.

Kun esivenytetty kaapeli ripustetaan pylväisiin, asennuskirey-den Fo kantaa kannattimen ja sydämen resultantti pisteessä Cg. 3os kaapeliin vaikuttaa ulkoinen lisäkuorma, kaapelin köysivoima ja venymä kasvavat pisteeseen Cg, joka toisin kuin kuvioiden 1 ja 2 edustamissa esivenyttämättömissä kaapeleissa, pysyy resultantin C palautuvalla alueella. Kaapelia mitoitettaessa on sentakia huolehdittava siitä, että suurin voima-venymä-piste, jonka suurin esivenytettyyn kaapeliin käytössä kohdistuva kuormitus aiheuttaa, pysyy resultantin C palautuvalla alueella eli ei ylitä pistettä Cg. Näin varmistetaan, että esivenytyksen aiheuttaman venymän jälkeenkin kaapeli pääsee kimmoisasti venymään riittävästi. Kuvioista nähdään, että esivenytetyllä kaapelilla tämä onnistuu pienemmällä kannattimella ja siten pienemmällä materiaalimenekillä kuin esivenyttämättömissä kaapeleissa. Lumi-, jää- tms. ulkoisen kuorman poistuessa kaapelin venymä palautuu pisteestä Cg resultantin kuvaamaa katkoviivaa pitkin pisteeseen C^g voimatasolla Fo, jossa kaapelin venymä on oleellisesti sama kuin asen-nustilanteessa (C8) eli riippuma on sama kuin asennusriippuma.

Esivenytyksen jälkeen, kun kaapelia säilytetään ulkoapäin kuormittamattomassa tilassa voi pehmeän sydämen puristusjännitys relaksoi-tua ja kaapelin esivenymä Cy pienentyä niin paljon, että ripustus ja sitä seuraava lisäkuorman venytys eivät enää tapahdu palautuvalla alueella. Samoin jos jääkuorma on pitkäaikainen, voi sydän virua ja resultantin vetovoima pienetä pisteessä Cg. Tämä voi aiheuttaa 57322 5 ripustettuun kaapeliin pysyvän riippuman kasvun, mutta ei niin suurta kuin esivenyttämättömissä kaapeleissa. Lisäksi sen haittoja voidaan pienentää asentamalla kaapeli kokemusperäisesti hieman pienemmälle asennusriippumalle, mistä se laskeutuu normaaliin.

Huomataan, että esivenytykseen käytetty voima fev on valittu suuremmaksi kuin asennettuun kaapeliin kohdistuva suurin voima tulee olemaan. Esivenytysvoima on kuitenkin pienempi kuin kaapelin kannattimen pysyvän venymisrajan ylittävä vetovoima ja suurempi kuin kaapelin sydämen pysyvän venymärajan B2 ylittävä vetovoima F^. Kuviot ^ 6-Θ esittävät eräitä esimerkkejä eri laitteistoista tällaisen esiveny- tyksen kohdistamiseksi kaapeliin.

Kuviossa 6 on esitetty valmistus- tai puolauslinjassa oleva vetolaite 11, joka käsittää kaksi yhdensuuntaista pyörivää vetopyörää 12, 13, joiden ympäri kaapeli 14 kulkee. Vetopyörien halkaisijaerolla tai välityksellä 15 saadaan aikaan nopeusero, joka kohdistaa kaapeliin venytysvaikutuksen.

Kuviossa 7 on esitetty kaksi peräkkäistä vetolaitetta 16, 17, joista jälkimmäinen 17 vetää kaapelia halutulla nopeudella ja ensimmäinen 16 jarruttaa kaapelia vakiojarrun 18 avulla aiheuttaen kaapeliin vakiovetojännityksen, joka aikaansaa esivenytyksen.

Kuviossa 8 on esitetty kaksi peräkkäistä vetolaitetta 19,20, joista ensimmäinen 19 vetää kaapelia halutulla nopeudella ja jälkimmäinen kiristää kaapelin vakiomomenttikäytön 21 avulla, mikä aiheuttaa kaapeliin vakiovetojännityksen, joka aikaansaa esivenytyksen.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on vain tarkoitettu havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan voi keksinnön mukainen riippukaapeli ja sen valmistusmenetelmä vaihdella huomattavastikin patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (6)

1. 6 57322
2. 1. Kannattimella varustettu sähköriippukaapeli, joka käsittää johdin-osan (1) ja sitä ympäröivän, vaipan (2) muodostaman sydämen sekä kannattimen (3)» joka koostuu langoista tai lankaelementeistä, jotka on tasaisesti jaettu sydämen ympärille ja kiinnitetty vaippaan, tunnettu siitä, että kaapeli on esivenytetty johdinosan (1), vaipan (2) ja kannattimen (3) yhdistämisen jälkeen siten, että kannattimeen (3) syntyy pysyvä kimmoisa esijännitys (A^).
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaapeli, tunnettu siitä, että kaapeli on esivenytetty (F^.) siten, että esivenytyksen jälkeen kaapeliin kohdistuvien ulkopuolisten voimien aikaansaamien venytysrasitusten aiheuttamat kaapelin venymät vaihtelevat palautuvalla voima-venymä-alueella (C^-C^).
4. 3· Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kaapeli, tunnettu siitä, että kaapelin esivenytyksessä (Fgy) on kaapelin sydäntä ja vaippaa (1,2) venytetty pysyvän venymärajan (Bg) yli ja kaapelin kannatinta (3) venytetty pysyvän venymä-raj an alle. k. Patenttivaatimuksen 1 tai 3 mukainen kaapeli, tunnettu siitä, että kaapelin sydämessä ja vaipassa (1, 2) on välittömästi esijännityksen jälkeen, kun ulkopuolinen voima ei vaikuta kaapeliin, jatkuva puristusjännitys (B^), joka aiheuttaa kannattimeen (3) kimmoisan vetojännityksen (A^).
5. 5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kaapeli, tunnettu siitä, että kaapeli on esivenytetty suuremmalla voimalla (F_,r) kuin esivenytyksen jälkeen kaapeliin kohdistuvat voimat (F ). Jv
6. 6. Menetelmä patenttivaatimuksen 1 mukaisen kaapelin valmistamiseksi, tunnettu siitä, että kaapelia esivenytetään sen valmistuksen yhteydessä tai erillisessä puolaustyövaiheessa.