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Freileitungsanlage mit selbstdämpfendem Freileitungsseil Elektrische
Freileitungsseile werden durch fast stets vorhandene Luftströmungen in Schwingungen
versetzt, die als stehende Wellen mit verhältnismäßig kleinen Ausschlägen sichtbar
werden. Diese Schwingungen bedeuten für das Material zusätzliche Wechselbelastungen,
die mit der Zeit das Seil an den meist beanspruchten Stellen zermürben und zu Bruch
gehen lassen. In der Gegend der Aufhängepunkte brechen erst einzelne Drähte, dieser
Zustand greift immer rascher auch auf die übrigen Einzeldrähte über, und schließlich
ist der mechanisch tragende und elektrisch leitende Querschnitt so gering, daß infolge
der mechanischen Überbeanspruchung das Seil reißt.
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Zur Vermeidung oder Hinauszögerung dieser Erscheinungen hat man bisher
die mechanische Spannung in den Freileitungsseilen herabgesetzt, wodurch aber andere
Nachteile entstehen; oder man hat zwecks Dämpfung der Seilschningungen an den gefährdetenStellen
entweder die Seile verstärkt oder nach Art von Reibungsbremsen wirkende Vorrichtungen
angebracht. Diese zusätzlichen Maßnahmen haben ihren Zweck nur begrenzte Zeit und
nur in unvollkommener Weise erfüllt.
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Die Erfindung betrifft eine elektrische Freileitungsanlage mit selbstdämpfendem
Freileitungsseil, das ohne jegliche zusätzliche Maßnahmen auf Grund seiner Bauart
im verlegten Zustand auftretende Seilschwingungen der verschiedensten Frequenz von
selbst auf ein Minimum abdämpft, indem es die Schwingungs-, energie eines Spannfeldes
an so zahlreichen Stellen vernichtet, daß eine Seilbeschädigung durch Schlagarbeit
vollständig ausgeschlossen ist und bei dem die durch Sch«vingungsbrüche am meisten
gefährdete(n) äußere(n) Seillage(n) dadurch entlastet wird («erden), daß die Drä
lltc des Kernseils stärker gespannt sind und die äußere(n) Seillage(n) tragen helfen.
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Ein solches aus mehreren Lagen gebildetes Freileitungsseil bestellt
aus einem Kernseil und einem Mantelseil; zwischen beiden Seilen bestellt ein von
der Zugspannung nahezu unabhängiger Zwischenraum, z. B. ein ringförmiger Luftspalt,
dessen Stärke nur einen geringen Bruchteil des Kernseildurchmessers beträgt. Da
das Kernseil stärker gespannt ist als das Mantelseil und dieses tragen hilft, liegen
Kern und Mantelseil auf der ganzen Spannfeldlänge zwischen zwei Masten konzentrisch
oder nahezu konzentrisch zueinander. Sobald als durch äußere Einwirkungen Schwingungen
des Mantelseiles verursacht werden, das seinerseits das Kernseil in Schwingungen
versetzen will, kann das Mantelseil eitle durch die Spaltweite begrenzte Relativbewegung
zum Kernseil ausführen, und die Schwingungen des Kern- und Mantelseiles dämpfen
sich durch Stoßverluste längs des ganzen Seiles gegenseitig ab.
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Es sind mehrlagige Freileiturigsseile bekannt, deren Außenlage aus
Aluminium lose uni den Seilkern aus Aldrey verseilt wird, uni vorübergehend
einen Spielrauen zustande kommen zli lassen. Hierbei geschieht jedoch die Schaltung
des Spielraums nicht mit Rücksicht auf die Seildämpfung, sondern es soll vielmehr
mit Rück-
Sicht auf bessere Ausnutzung der Materialfestigkeit der
beiden Materialien nach der Verlegung dieser Spielraum verschwinden, indem sich
nach einer gewissen Beanspruchung des Seilkerns die den Seilkern umgebende, nicht
selbst stützende Verseillage fest auf den Seilkern auflegt und erst dann imstande
ist, Zugbeanspruchung aufzunehmen. Es sind auch schon elektrische Hochspannungsfreileitungen
bekannt, bei denen mit Rücksicht auf Koronaverluste eine glatte Oberfläche durch
schraubenförmiges Umwickeln des Seiles mit einem oder rnehreren Flachbändern geschaffen
wird und eine Verschiebung dieser hlachbandwicklungen auf dem Seil für den Fall
von Biegungen des Seiles ermöglicht werden soll.
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In beiden Fällen sind die fertig verlegten Seile nicht selbstdämpfend,
sondern solche, deren Lagen keine eigene, sondern nur eine einheitliche Bewegung
bei Schwingungseinwirkungen ausführen können.
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Ferner sind Hohlseile, welche ein Tragseil einschließen, schon bekannt
in der Form von Seilen, bei welchen die Strahlungsverluste, durch horonaerscheinungen,
vermindert oder vermieden werden sollen. Bei solchen Hohlseilen kann jedoch die
für die Praxis notwendige Dämpfung nicht eintreten, weil der Abstand zwischen Tragseil
und Hohlseil so groß ist, daß auftretende Schwingungen des Hohlseiles und des Tragseiles
sich erst dann «wirksam stören könnten, wenn die Schwingungsausschläge bereits größere
und für das Seilmaterial gefährliche M'erte angenommen haben. Die durch Schwingungen
hervorgerufenen gefährlichen Wechselbeanspruchungen des Seilmaterials werden also
bei dieser Hohlseilausführung nicht vermieden, und zwar auch nicht unbeabsichtigterweise.
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Schließlich ist bei Hohlseilen mit großem Innendurchmesser vorgeschlagen
worden, in deren Innern ein oder mehrere Drähte, Seite o. dgl. einzulegen, die das
Hohlseil zusätzlich belasten und daher auf der ganzen Spannweite im Innern des Hohlseiles
unten aufliegen. Die Wirkungsweise dieses Seiles entspricht also den bekannten zur
Schwingungsdämpfung vorgeschlagenen Einrichtungen mit Zusatzgewichten oder Apparaten,
die am Seil befestigt werden. Solche Seile werden im übrigen durch die Dämpfungsvorrichtung
zusätzlich belastet, so daß das Seilmaterial höher beansprucht wird als bei den
normalen Seilen ohne als Zusatzgewichte dienende Einlagen. Dieser Umstand wirkt
sich ungünstig für die Verwendung im Freileitungsbau aus.
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Bei dem Freileitungsseil der Erfindung werden die angeführten Nachteile
vermieden. Da das Kernseil nach dem Verlegen stärker gespannt ist als (las Mantelseil,
wird das Mantelseil vom Kernseil mitgetragen und entlastet. In der Tragklemme liegt
das Kernseil infolge seines Gewichtes auf der unteren Innenfläche des Mantel-Seiles
auf, während es in der Mitte der Spannweite das -Mantelseil tragen hilft, der Luftspalt
zwischen Mantel- und Kernseil also unten ist. Somit sind in der Nähe der Aufhängepunkte
längere Strecken vorhanden, auf denen sich das Kernseil frei im Innern des 3lantelseils,
jedoch in sehr kleinem Abstand von diesem, befindet. Wenn sich nun im äußeren Seil
infolge gleichmäßiger Windströmungen Schwingungen ausbilden wollen, so stößt das
Mantelseil schon nach sehr kleinen Schwingungsausschlägen infolge des vorhandenen
kleinen Zwischenraums gegen das Kernseil und sucht dieses ebenfalls in Schwingungen
zu versetzen; da jedoch das Kernseil durch den Umstand, claß es stärker gespannt
ist als das Mantelseil und dieses tragen hilft, andere Schwingungseigenschaften
aufweist als das -Mantelseil, so schwingen beide Seile nicht gleichmäßig schnell,
sondern es entstehen beim jedesmaligen Berühren infolge der verschieden hohen Geschwindigkeiten
kleine Stöße. Dadurch wird Energie vernichtet, und diese Energievernichtung steigt
quadratisch mit dem Geschwindigkeitsunterschied der beiden Seile, der um so größer
ist, je größer der Frequenzunterschied ist, mit (lern die beiden Seilteile schwingen
und je größer die Schwingungsausschläge sind. Somit wird nach einer bestimmten Zeit
die vernichtete Energie gleich der Windenergie werden, und die Mantelseilschwingnngen
können keine höhere Amplitude mehr annehmen. Ist die Windenergie sehr klein, so
genügt die Abdämpfung der Schwingungen in den eben beschriebenen Strecken der Spannweite:
bei größeren Windenergien, bei denen naturgemäß auch die abgedämpfte Schwingungsamplitude
'etwas größer ist, pflanzt sich die verschiedenartige Bewegung von Mantelseil und
Kernseil bis über die Spannweitenmitte fort, wobei infolge des gewählten kleinen
Zwischenraums sowohl auf der Unterseite wie auf der Oberseite des Kernseiles Stöße
entstehen können, die dämpfend wirken.
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Das Mantelseil, das sich selbst stützt und das Kernseil mit geringem
Z«zschenraum auch nach dem Abspannen beider Seilteile umgibt, kann aus Formdrähten
nach Art der stützenlosen Hohlseile gebildet sein. Um jedoch eine in der Herstellung
billigere und mechanisch brauchbare Form solcher Mantelseile zu erhalten, wird dieses
erfindungsgemäß folgendermaßen leergestellt: Der Durchmesser einer Seillage hängt
von der Zahl und vom Durchmesser der Einzcldrälite sowie vom Winkel der geschlagenen
Drähte zur Seilachse (Schlaglänge) ab. Stimmt man nun diese drei Faktoren derart
aufeinander ab, daß sich in der fertigen Seillage kein Zwischenraum zwischen
den einzelnen Runddrähten befindet, so entsteht ein sich selbst tragendes Rohrgebilde
aus Runddrähten (genannt Rohrschlag), (las weder im spannüngslosen Zustand noch
im gespannten Zustand in sich zusammenfällt
und auf dem sich nachfolgende
Seillagen abstützen können. Dieser Zustand wird dadurch erreicht, daß die Schlaglänge
erheblich kürzer gewählt wird, als bei den normalen Seillagen üblich ist, daß ferner
die Drahtzahl möglichst klein und der Einzeldrahtdurchmesser des Rohrschlages möglichst
groß gewählt werden. Je nach Material und gewähltem Rohrschlagdurchmesser kommen
Schlaglängenzahlen von 5 bis 9 in Frage. Die Verseilung erfolgt am zweckmäßigsten
über einen hohlen Dorn, durch den das Kernseil läuft. Die Wandstärke am Auslauf
des Dornes entspricht etwa dem gewünschten Zwischenraum zwischen Kernseil und Mantelseil.
Über diesen Rohrschlag können gegebenenfalls noch eine oder mehrere Seillagen in
normaler Ausführung gebracht werden.
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Wenn das Ouerschnittsverhältnis von Kernseil und Mantelseil, z. B.
beim Stahlaluminiumseil, gegeben ist und die günstigste Wahl für die Drahtzahl,
Drahtdurchmesser und Schlaglänge des Rohrschlages getroffen ist, so ergibt sich
dann zwangsläufig Drahtzahl und Drahtdurchmesser der äußeren Seillage, wobei der
Einzeldrahtdurchmesser der äußeren Seillage meistens kleiner wird als der des Rohrschlages.
Dieser Umstand ist von Vorteil, da hierdurch die Drehtendenz der beiden kreuzweise
geschlagenen Aluminiumlagen weiter herabgesetzt und die Montage vereinfacht wird.
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Ein elektrisches Freileitungsseil nach der Erfindung besteht beispielsweise
aus einem Stahlkernseil mit (i + 6) Drähten vom Durchmesser d, = 2,25 mm und einer
Schlaglänge von dem 14fachen Kernseildurchmesser und einem dieses Stahlseil umgebenden
Mantelseil (Rohrschlag) aus ii verseilten, sich selbst stützenden Aluminiumdrähten
mit dem Durchmesserd2=2,95mm und einer Schlaglängenzahl von 6,7. Der ringförmige
Abstand zwischen Stahlseil und Rohrschlag beträgt hierbei etwa o,65 mm. Um den Rohrschlag
des Mantelseils ist eine zweite Aluminiumseillage aufgebracht, die aus 2o Drähten
mit dem Durchmesser da = 2,35 mm mit der Schlaglängenzahl 11,5 besteht.
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Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt eines mehrlagigen selbstdämpfenden
Seiles. Der innenliegende Seilteil (Kernseil) besteht aus Drähten c beispielsweise
aus Stahl. Der außenliegende Seilteil (Mantelseil) besteht aus einer inneren und
einer äußeren Verseillage. Die innere Lage des Mantelseiles besteht aus Drähten
b, die verhältnismäßig großen Querschnitt haben, mit kurzer Schlaglänge verseilt
sind und sich dadurch gegenseitig stützen, so daß das Zusammenfallen der Lage bei
Zugbeanspruchung verhindert wird. Um diese innere Verseillage des Mantelseiles ist
eine äußere Lage aus Drähten a kleineren Querschnitts in entgegengesetzter Richtung
verseilt. Das Verhältnis des Außendurchmessers des Kernseiles zum Innendurchmesser
des Mantelseiles ist so gewählt, daß zwischen Kern- und Mantelseil ein kleiner Luftspalt
s verbleibt.
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Wie Versuche ergeben haben, werden durch diese Bauart Seilschwingungen
auf ein Minimum von unschädlicher Größe abgedämpft. Die Seilart kann für alle Verwendungszwecke
benutzt werden, in denen bezüglich Schwingungsdämpfung ähnliche Gesichtspunkte in
Frage kommen wie bei Freileitungsseilen.