RS52181B - Električni stub - Google Patents

Abstract

Električni stub u obliku cevi koji nosi opterećenje i koji je prilagođen za direktno ukopavanje prethodno odabranog dela u zemlju, naznačen time, što stub (20) obuhvata telo (22) koje ima konstantan poprečan presek ćelom dužinom, koje telo obuhvata čelinu cev sa izvedenim otvorima (26) za pričvršćivanje elemenata za nošenje.Prijava sadrži još 1 nezavisni i 3 zavisna patentna zahteva.

Description

OBLAST TEHNIKE

Ovaj pronalazak se odnosi na električni stub i postupak za njegovu prozivodnju, koji je prilagođen za direktno ukopavanje dela stuba, koji ima telo konstantnog poprečnog preseka. Uža oblast u koju spada ovaj pronalazak, prema Međunarodnoj klasifikaciji patenata nosi oznaku E 04 H 12/00.

Tehnički problem se sastoji u obezbeđivanju dugotrajnog, a relativno jeftinog električnog stuba, koji je podoban za montažu direktno u tlo.

STANJE TEHNIKE

Poznati su drveni i čelični noseći stubovi koji nose električne prenosne vodove, telefonske i kablovske provodnike, transformatore i slično.

Međutim, drveni električni stubovi imaju niz nedostataka. Na primer, drveni električni vodovi imaju tendenciju da trule. Da bi smanjili i/ili usporili truljenje, drveni električni stubovi se često obrađuju hemikalijama. Međutim, zbog ove obrade obrađeni stubovi se uopšteno smatraju uzaludnim troškom, tako da je njihova upotreba relativno skupa. Takođe, s obzirom da se drveni električni stubovi pojavljuju kao prirodni proizvodi, njihove karakteristike variraju od jednog do drugog drvenog stuba, i posebno, čvrstoća drvenih stubova može da varira od stuba do stuba. Drveni stubovi su generalno konusnog oblika, usled prirodnog konusa stabala iz kojeg se električni stubovi oblikuju.

Poznati su razni čelični električni stubovi u obliku cevi. Međutim, čelični električni stubovi iz prethodnog pronalaska imaju konusna tela u obliku cevi (vidite npr. U.S. patent br. 3,942,296; korejski patent br. 20040020447; i japanske patente br. 2004211292 i 2005188279), koji imaju relativno visoke proizvodne troškove. U.S. patent br. 6,705,058 otkriva stub koji se može direktno ukopati u zemlju, međutim, stub se sastoji od teleskopskih sekcija u obliku cevi iznad zemlje i u betonskoj osnovi u zemlji.

Na primer, konusni metalni noseći stub iz prethodnog pronalaska je označen referentnim brojem 10 na slici 1. Kao što se može videti na slici 1, stub 10 ima donji deo 12 sa prethodno odabranim prečnikom i gornji deo 14 sa mnogo manjim prečnikom. Stub 10 je konusan ćelom dužinom, od donjeg dela 12 do gornjeg dela 14.

Takođe je poznat ravan (tj. nekonusan) čeličan stub koji se montira na betonsku podlogu. Na primer, japanski patent br. 08-326356 otkriva ravan čeličan stub koji se postavlja na betonsku podlogu da bi se podigao. Međutim, ovaj tip stuba nije konstruisan da nosi električne prenosne vodove, telefonske i kablovske provodnike, transformatore i slično. Ovaj tip stuba iz prethodnog pronalaska ne odgovara za ovakve primene zbog relativno visokih troškova i takođe zbog toga što ovakvi stubovi ne mogu da podnesu opterećenje.

Stoga postoji potreba za poboljšanim električnim stubom koji prevazilazi ili umanjuje jedan ili više nedostataka prethodnog pronalaska.

SUŠTINA PRONALASKA

U širem smislu, pronalazak obezbeđuje električni stub u obliku cevi koji nosi opterećenje, koji je prilagođen za direktno ukopavanje prethodno odabranog dela u zemlju. Stub obuhvata telo koje ima konstantan poprečan presek ćelom dužinom. Takođe, telo je čelična cev sa otvorima koji omogućavaju pričvršćenje tereta na telo.

U jednom od svojih aspekata, pronalazak dodatno obuhvata noseću ploču koja se postavlja na telo na prethodno odabranom delu, kako bi se usporilo uleganje stuba u zemlju.

U sledećem od aspekata, pronalazak obezbeđuje postupak proizvodnje električnog stuba u obliku cevi. Postupak obuhvata, prvo, fazu oblikovanja zavojnice od čelika u obliku trake prema prethodno utvrđenoj konfiguraciji tako da traka ima barem dve ivice prilagođene da odgovaraju jedna drugoj. Dalje, dve ivice trake su šavno zavarene da oblikuju telo. Konačno, postupak obuhvata fazu sečenja tela na prethodno određenu dužinu.

U sledećem aspektu, postupak obuhvata fazu postavljanja noseće ploče na telo na prethodno odabranom deou, da bi se usporilo uleganje stuba u zemlju.

KRATAK OPIS SLIKA NACRTA

Pronalazak će se bolje razumeti pozivanjem na priložene crteže, kod kojih: SI. 1 (prethodno razmatrana) predstavlja pogled sa strane na konusni električni stub prethodnog pronalaska;

SI. 2A predstavlja pogled sa strane na konfiguraciju električnog ovog stuba pronalaska;

SI. 2B predstavlja pogled odozdo na konfiguraciju noseće ploče ovog pronalaska;

SI. 3A pokazuje ograničenja projekta i opterećenje koje se koristi u proračunima projekta za konfiguraciju stuba ovog pronalaska;

SI. 3B predstavlja poprečan presek stuba sa slike 3A;

SI. 4A je šema koja ilustruje rezultate modeliranja konačnih elementata kako bi se procenila naprezanja kojima konfiguracija stuba ovog pronalaska može da bude podvrgnuta: i

SI. 4B predstavlja legendu prikaza skice za naprezanja analize konačnih elemenata si. 4A.

DETALJAN OPIS OSTVARIVANJA PRONALASKA

Prvo se poziva na si. 2A i 2B kako bi se opisala konfiguracija električnog stuba u obliku cevi u skladu sa pronalaskom koji je označen brojem 20. Električni stub 20 ima nosivu površinu ležišta 21 koja je postavljena na prethodno odabran deo 24 stuba 20, a deo 24 treba postaviti u zemlju 25 (tj. direktno ukopati), kao što će biti opisano. Električni stub 20 obuhvata telo 22 koje ima konstantan poprečan presek ćelom dužinom. Telo 22 obuhvata čelični materijal, kao što će biti opisano. Telo u obliku cevi 22 obuhvata otvore 26 koji se nalaze na njemu, kao što je priikazano na si. 2A, da bi se omogućilo ubacivanje i/ili pričvršćivanje jednog ili više elemenata (nije prikazano) za nošenje tereta (nije prikazano).

Kao što je navedeno gore, stub 20 obuhvata nosivu površinu ležišta 21. Poželjno je da je nosiva površina ležišta 21 postavljena na telo 22 na deo 24. Nosiva površina ležišta 21 služi za usporavanje uleganja stuba 20 u zemlju 25.

Poželjno je da je čelični material od kojeg je stub 20 napravljen zaštićen. Za potrebe ovog pronalaska, "zaštićen" se odnosi na bilo kakvu zaštitu (kao što su one koje su rezultat galvanizacije ili galvanskog žarenja) koje se vrši nakon što je stub napravljen, kako bi se zaštitio čelik od korozije. Najbolje je da se prevlaka odabere iz grupe koja se sastoji od aluminijuma i legure cinka i aluminijuma. Takođe je poželjno da je čelik prethodno zaštićen tj. da se čelik zaštti neposredno nakon što je napravljen, i pre nego se oblikuje u telo 22. međutim, čelik se takođe može naknadno zaštititi. "Naknadno zaštićen" se odnosi na bilo koju zaštitu (npr. kao što su one koje su rezultata galavanizacije) koje se dodaju nakon što je telo 22 oblikovano tj. proizvedeno.

Uz to, poželjno je da je na prethodno odabran deo 24 tela (tj. deo koji treba ubaciti u zemlju 25) nanesen materijal (nije prikazano) koji je prilagođen za usporavanje korozije tela. Poželjno je da je ovakav material sloj organskog materijala kao što je epoksi smola, ili bilo koji odgovarajući polimer, koji je poznat onome ko je upoznat sa pronalaskom. Podrazumeva se da se, za potrebe ovog pronalaska, "zemlja" odnosi na bilo koju pogodnu zemlju ili materijal sličan zemlji u koji se postavlja deo 24 tela 22.

Poželjno je da se otvori 26 nalaze na telu 22 kako bi se olakšalo postavljanje elemenata na koje se postavlja teret ) ili da se drugačije omogući prišvršćenje tereta za stub) uopšteno prema gornjem delu 28 tela 22. Poželjno je da su otvori 26 raspoređeni od dela 24 na osnovu prethodno određenog rastojanja. Kao što je naznačeno gore, teret mogu biti, na primer električni prenosni vodovi, telefonski i kablovski provodnici, transformatori i slično i takođe može da obuhvati opremu, kao što su elementi koji se ubacuju u otvore 26 (si. 2A).

Da bi se oblikovao električni stub 20, preduzimaju se sledeći koraci. Prvo, oblikuje se zavojnica od čelične trake u mašini za kontinuirano valjanje na prethodno određenu konfiguraciju, tako da traka ima dve ili više ivica koje se prilagođavaju da bi odgovarale jedna drugoj. Zatim se dve ivice šavno zavaruju da bi oblikovale telo 22. Zatim se telo 22 seče na prethodno određenu dužinu, koja je porebna za primenu. Nosiva površina ležišta 21 se takođe pričvršćuje na bilo koji od prihvatljivih načina.

Kao što je naznačeno gore, stub se prilagođava za direktno ukopavanje dela 24. Kao što je poznato, rupa se kopa u zemlji, u koju se ubacuje deo 24 do potrebne dubine. Pre ukopavanja dela 24 u zemlju, poželjno je da je prethodno odabran deo 24 električnog stuba 20 zaštićen slojem m.aterijala (tj. polimerom ili epoksi smolom) koji je prilagođen za usporavanje korozije tela 22. Deo 24 se ubacuje i/ili ukopava direktno u zemlju, koja predstavlja pogodan material koji je na raspolaganju. Nakon što se deo 24 postavi u rupu, vrši se zatrpavanje, tj. zemlja se postavlja oko stuba u prostor koji je preostao u rupi, i materijal se potiskuje ili nabija u odgovarajućoj meri da bi držao deo 24 tako da stub ostane vertikalan.

Tehnički principi projektovanja

Postoje tri glavna faktora koje treba razmotriti u projektovanju električnog stuba ovog pronalaska. Faktori su: očekivana čvrstoća, očekivan vek i očekivana performansa. 1) Očekivana čvrstoća: Primarna strukturalna komponenta, telo 22 se podvrgava transverzalnom opterećnju vetra ili eda. Njegovu otpornost kakrakteriše otpor na savijanje na nivou zemlje (GL) (si. 2A, 3A). Međutim, moć savijanja stuba bi se mogla ograničiti lokalnim izvijanjem, u zavisnosti od odnosa prečnika stuba (D) i debljine (t), D/t. Proizvođači čeličnih stubova obezbeđuju nominalan otporPn(ili minimalno garantovan otpor fymin) da bi se odredio kapacitet momenta, i krajnje vertikalno opterećenje Pu(ili kritično opterećenje na izvijanje koje se zasniva na Euler-ovoj formuli).

Mnogi izvori nesigurnosti kod posmatranog otpora stubova obuhvataju svojstvenu raznolikost karakteristika materijala, proizvodne efekte i razlike u postupcima ispitivanja. Tako, postojeća praksa zahteva da se otpor stuba karakteriše funkcijom gustine verovatnoće (tip normalne raspodele) sa srednjom vrednošću i koeficijentom varijacije (COV). Za čelične tornjeve standardi pretpostavljaju da nominalan otpor Pnima limit isključivosti u opsegu od 5% do 10% , a COV je u opsegu od 10% do 20%. 2) Očekivan vek: Čelični stub ovog pronalaska ima vek upotrebe do približno 80 godina (tj. više nego dvostruko u odnosu na vek drvenog električnog stuba). Čelični električni stubovi ovog pronalaska se mogu zaštititi cinkom ili napraviti od čelika koji je bojen premazima prema atmosferskim uticajima. (Čelični električni stubovi koji su bojeni premazima prema atmosferskim uticajima mogu da obezbede iste prednosti kao i galvanizovani čelični stubovi). Shodno tome, čelični stub pronalaska je ekonomski isplativ u odnosu na tradicionalne drvene stubove. Poželjno je, i kao što je istaknuto gore, da se organski, epoksi material (nije prikazano) nanese na deo 24 stuba, da bi se dalje zaštitio direktno ukopan deo stuba. Pogodni su razni epoksi materijali. Svi služe u istu svrhu za zaštitu čelika od agresivnih uslova korozije koji ponekad postoje u sredini. 3) Očekivana performansa: Sledeća tri faktora treba uzeti u obzir prilokom procene očekivane performance: a. otkloni u nivou zemljišta;

b. rukovanje; i

c. korišćenje na terenu.

Poželjno je da je električan stub pronalaska konstruisan u raznim prečnicima, da se razlikuju po vrsti čelika, otporu i debljini (merač) u zavisnosti od primene, tj. u zavisnosti od dimenzija i opterećenja. Čelični stubovi pronalaska se proizvode i ispituju prema strogim zahtevima kvaliteta i performanse. Uopšteno, električni stubovi pronalaska ne propadaju katastrofalno. Oni pokazuju forme materijala koji se plastično deformišu kada su oštećeni, često omogućavajući upotrebu električnog voda i obezbeđujući dovoljno vremena električarima da zamene ili oprave stub bez da uzrokuju veći prekid usluga. Uz to, čelični električni stubovi pronalaska se mogu projektovati za primene gde treba drvene stubove osigurati užetom, tj. stub pronalaska je upotrebljiv u ovakvim okolnostima bez užeta za pričvršćenje. Čelični električni stubovi pronalaska obezbeđuju rešenje za zahteve sa malim rastojanjem i ne moraju da budu osigurani užetom ili drugačije spolja poduprti.

Instaliranje

U sadašnjem pronalasku, električni stubovi se instaliraju na veoma sličan način kao kod drvenih stubova i standardnih konusnih čeličnih električnih stubova sa direktnim ukopavanjem u zemlju (si. 2A, 3A). Električni stubovi su takođe relativno laki i jednostavniji za instaliranje i manevrisanje od drvenih stubova. Usled povećanog otpora i tehničke dimenzione stabilnosti, električni stubovi mogu biti manji u prečniku od drvenih stubova iz prethodnog pronalaska i mogu takođe da koriste dubinske bušilice manjih dimenzija. (Ovo je posebno prednost jer treba odabrati dubinsku bušilicu samo jedne veličine dok se drveni stubovi mogu razlikovati po veličini prečnika i zahtevaju bušilice raznih veličina). Promena dubinskih bušilica može da poveća vreme instaliranja kada se postavlja niz stubova. Sa više kontrole po pitanju prečnika stubova, smanjuje se praksa zatrpavanja.

Među ostalim prednostima, električni stubovi pronalaska zahtevaju manje održavanja, što rezultira manjim rizicima za električare koji održavaju električne vodove.

Skladištenje i rukovanje

Poželjno je da se električni transportuju kao pojedinačni delovi zbog njihove dužine (manje od približno 60 stopa). S obzirom da su električni stubovi pronalaska lakši od drvenih stubova, broj stubova po opterećenju vagona se određuje po zapremini, ne po težini. Električni stubovi su takođe lakši za uglavljivanje u odnosu na tradicionalne konusne čelične električne stubove. Kada se tradicionalni drveni stubovi transportuju do mesta gde će se držati, mora postojati uspostavljena praksa upotrebe drvenih skela kako bi se izbegle mrlje od skladištenja. Poput drvenih stubova, čelični stubovi ne zahtevaju periodično rotiranje dok su uskladišteni kako bi se izbegli mogući problemi s vlagom.

Ispitivanje

Poželjno je da se čelični električni stubovi pronalaska ispitaju da bi se verifikovao maksimalan kapacitet opterećenja ispitivanjem na savijanje, pri čemu se drveni stubovi ispituju da bi se utvrdila srednja jačina na lom.

HSS Primeri električnih stubova

Primer #1

Kod sadašnjeg pronalaska, električni stub se potapa u cink radi sprečavanja korozije. Poželjno je, kao što je opisano gore, da se ukopan deo stuba (tj. deo 24) dalje zaštiti organiskim materijalom pre ukopavanja.

Prema Američkom nacionalnom institutu za standarde (ANSI) i, generalno karakterističnim standardima hidro elektrana u Severnoj Americi, električni vodovi se definišu na osnovu visine iznad zemlje i klase, gde klasa određuje kapacitet opterećenja (vidite Tabelu 1). Telo 22 se ponaša kao greda sa delom 24 koji je fiksiran na nivou zemlje (GL) a transverzalno opterećenje P, zavisi o klasi usluge. U skladu sa ovakvim standardima, propisano opterećenje se primenjuje 2 stope ispod gornjeg dela stuba i treba da predstavi primenjenu silu od servisne opreme, provodnika i sličnog što se montira na stub. Pretpostavlja se da je nivo zemlje na rastojanju od donjeg dela stuba koji je približno deset procenata dužine stuba, plus 2 stope (si. 3A).

Tabela 2 pokazuje tri slučaja projektovanja prema sadašnjem pronalasku. Parametri su ilustrovani na si. 3A i 3B. Do ovih projekata se došlo sledećim koracima projektovanja prema ANSI 05.1 zahtevima za projektovanje klase stubova za distribuciju električne energije (Utilitv Distribution Pole Class Design Requirements).

1) izračunati momenat nominalnog savijanja stuba Mn0mna GL:

2) izračunati modul preseka stuba, Snorrv 3) izračunati nominalno naprezanje na savijanje fbn0m: 4) odabrati min. deform. materijala, fy: 5)proveriti ograničenja na izvijanje, prema ASCE priručniku 72, sa faktorom otpora,

cp=1:

D/t < 6,000cp/fy zatim dozvoljeno naprezanje na savijanje fba= fymin, [ksi]

6000/fy < D/t < 12000cp/fy zatim dozvoljeno naprezanje na savijanje

6) izračunati Euler-ovo opterećenje na kritično izvijanje Pu(za stub dužine LB, koji je fiksiran na bazi i slobodan u gornjem delu):

I = momenat inercije preseka, [in<4>]

LB= rastojanje od GL do 2 stope od gornjeg dela stuba, [in]

Tri projektna rešenja opisana gore i u tabeli 2 su verifikovana kroz modeliranje konačnih elemenata (si. 4A, 4B).

Svaki element u patentnom zahtevu koji ne navodi eksplicitno "način za" obavljanje određene funkcije, ili "korak za" obavljanje određene finkcije, ne treba da se tumači kao "način" ili "korak" kao što je naznačeno u 35 U.S.C. §112,tačka6.

Biće pozdravljeno od onih koji su upućeni u pronalazak da pronalazak može da ima razne oblike, i da su ti oblici u okviru pronalaska kao što je navedeno u patentnim zahtevima. Stoga, duh i obim patentnih zahteva u prilogu ne treba ograničiti na opise željenih verzija sadržanih u njemu.

Claims (5)

1. Električni stub u obliku cevi koji nosi opterećenje i koji je prilagođen za direktno ukopavanje prethodno odabranog dela u zemlju,naznačentime, što stub (20) obuhvata telo (22) koje ima konstantan poprečan presek ćelom dužinom, koje telo obuhvata čelinu cev sa izvedenim otvorima (26) za pričvršćivanje elemenata za nošenje,

2. Električni stub u obliku cevi, prema patentnom zahtevu 1,naznačen time,dodatno obuhvata noseću ploču (21) ležišta koja je pričvršćena na donjem delu (24) tela (22), kako bi se usporilo uleganje stuba (20) u zemlju (25).

3. Postupak proizvodnje čeličnog električnog stuba u obliku cevi, patentnog zahteva 1,naznačen time,što obuhvata: (a) oblikovanje zavojnice od čelične trake valjanjem na prethodno utvrđenu konfiguraciju tako da traka ima barem dve ivice koje su prilagođene da odgovaraju jedna drugoj; (b) šavno zavarivanje barem dve ivice da bi se formiralo telo (22); i (c) sečenje tela (22) na prethodno utvrđenu dužinu (L)

4. Postupak, prema patentnom zahtevu 3,naznačen time,što dodatno obuhvata pričvršćivanje noseće ploče (21) ležišta za telo (22) na predhodno odabranom donjem delu (24), da bi se usporilo uleganje stuba (20) u zemlju (25).

5. Postupak, prema patentnom zahtevu 4,naznačen time,što dodatno obuhvata nanošenje sloja materijala koji je prilagođen za usporavanje korozije tela na prethodno odabranom donjem delu (24) električnog stuba.