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Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungsdämpfer mit einem elastisch federnden Trag- glied mit einer in dessen Mittelbereich angeordneten Klemme zur Befestigung an einem Freileitungs- seil und an den Enden des Traggliedes angeordneten Gewichten mit ausserhalb der Achse des
Traggliedes liegenden Schwerpunkten, wobei jedes Gewicht aus einem gebogenen Eisenstab konstan- ten Querschnittes mit geraden, jedoch ungleich langen Schenkeln besteht, wobei die gebogenen
Eisenstäbe so am Tragglied befestigt sind, dass ihre Ebenen einander kreuzen.
Beim Bau und Betrieb von elektrischen Freileitungen muss mit dem Auftreten von winderregten
Seilschwingungen gerechnet werden. Je nach Seildurchmesser, Spannweite und Seilspannung gibt es in jedem Fall eine bevorzugte Grundschwingungsfrequenz, die sogenannte Eigenfrequenz, bei der das Seil bereits unter Einwirkung geringer Erregungskräfte zu beträchtlichen Schwingungsampli- tuden angeregt wird. Bei den harmonischen Oberschwingungsfrequenzen ist dies in abgeschwächter
Form ebenso der Fall. Die gefährlichen Frequenzenbereiche liegen zwischen 6 und 20 Hz.
Im Bereich der Seilaufhänge- und Abspannstellen, in welchem ohnedies schon zusätzliche
Biegespannungen den Seilzugspannungen überlagert werden, addieren sich im Falle von Seilschwin- gungen noch die dadurch hervorgerufenen Wechselbiegespannungen. Letztere können eine vorzeitige
Alterung und somit einen Seillitzenbruch zur Folge haben.
Um die Seilschwingungen in der Nähe der erwähnten Stellen zu dämpfen, wurden bereits
Schwingungsdämpfer entwickelt. Der am häufigsten verwendete Dämpfer ist der sogenannte Stock- bridge-Dämpfer, bei welchem die Gewichte am Ende des Traggliedes als hülsenartige Körper ausge- bildet sind, in welche die Enden des Traggliedes hineinragen. Wird am Rütteltisch die Dämpfungs- leistung in Abhängigkeit der Frequenz gemessen, so erhält man für einen Dämpfer dieser Art im
Bereich von zirka 5 bis 30 Hz eine Kennlinie mit zwei ausgeprägten Maxima, bei welchen eine hohe Dämpferleistung gegeben ist, und einem Minimum, bei welchem die Dämpfungswirkung ausserordentlich schwach ist. Dieses Dämpfungsverhalten ist durch die zwei Bewegungs-Freiheitsgrade der federnd angebrachten Dämpfergewichte gegeben.
Für den Fall, dass das Seilspannfeld, für das dieser Dämpfer vorgesehen ist, seine Eigenfrequenz gerade im Bereich des Wirkungsminimums desselben hat, kann aufgezeigt werden, dass wegen mangelnder Dämpfung grosse Schwingungsamplituden auftreten, welche die Lebensdauer des Seiles und des Dämpfers stark herabsetzen. Bei einer besonderen Ausführungsform eines solchen Stockbridge-Dämpfers (GB-PS Nr. 1, 357, 199) sind auf die erwähnten Gewichte Ringe aufgesetzt, die Zusatzgewichte bilden und die gegenüber den sie tragenden Gewichten verstellbar sind.
Durch diese Zusatzgewichte und ihre Verstellmöglichkeit wird aber die Dämpfungscharakteristik in ihrem prinzipiellen Verlauf nicht geändert, nach wie vor sind in der Dämpfungscharakteristik die beiden erwähnten Maxima vorhanden, sofern diese Zusatzgewichte symmetrisch zur Aufhängung des Dämpfers verschoben und verstellt werden. Werden diese Zusatzgewichte jedoch unsymmetrisch, bezogen auf die Aufhängevorrichtung, verstellt, so wird die Dämpfungscharakteristik insofern verändert, als diese erwähnten Maxima dadurch vervielfacht werden.
Wird ein Dämpfer der eingangs genannten Art (US-PS Nr. 3, 400, 209) bzw. dessen Verhalten am Rütteltisch geprüft, so ergibt sich ebenfalls eine Kennlinie mit einem ausgeprägten Maximum im unteren Frequenzbereich, das rasch mit steigender Frequenz auf ein Minimum abfällt, um dann allmählich mit steigender Frequenz wieder anzusteigen.
Bei einer weiteren bekannten Schwingungsdämpferkonstruktion, die hinsichtlich ihres Aufbaues dem Stockbridge-Dämpfer nachempfunden ist und bei welcher die beiden Gewichte von einem Stab getragen werden, dienen zur Befestigung am Tragseil schraubenförmig vorgeformte Spiralarmaturen (DE-AS 2211507). Bei einer andern Schwingungsdämpferkonstruktion ist der die Gewichte tragende Stab pendelnd an der Befestigungsarmatur aufgehängt und diese Gewichte sind als Gussteile V-förmig ausgestaltet mit einem ballig verstärkten Scheitelbereich, mit welchem sie an dem die Gewichte verbindenden Stab befestigt sind. Die Dämpfungscharakteristik dieser bekannten Schwingungsdämpfer weicht von den bekannten und oben besprochenen Formen mit den ausgeprägten Maxima nicht ab.
Ziel der Erfindung ist es daher, einen Schwingungsdämpfer so auszubilden, dass seine Dämpfungskurve (Dämpfungsleistung in Abhängigkeit der Frequenz) eine möglichst gerade horizontale Linie bildet, d. h., dessen Dämpfungsleistung in allen auftretenden und hier interessierenden
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Frequenzenbereichen gleich gut ist, der aus diesem Grunde daher mit geringem Gewicht gebaut werden kann und der ferner so konzipiert ist, dass eine technologisch einfache, preisgünstige
Serienfertigung möglich ist. Überraschenderweise gelingt die Lösung dieser Aufgabe dadurch, dass die Eisenstäbe V-förmig gebogen sind und dass das Ende des Traggliedes an dem die geraden
Schenkel des V-förmig gebogenen Eisenstabes verbindenden Bogen befestigt ist, wobei die beiden geraden Schenkel eines jeden Eisenstabes zur Mitte des Traggliedes divergierend verlaufen.
Der erfindungsgemässe Schwingungsdämpfer weist über den ganzen Frequenzbereich ein ausge- glichenes Leistungsverhalten auf. Ausgeprägte, hohe Maxima und tiefe Minima entfallen, was dem
Dämpfer ein sicheres Funktionieren bei jeder Frequenz ermöglicht. Von seiner Wirkungsweise her gesehen übertrifft damit der Erfindungsgegenstand alle bisher bekannten Ausführungsformen da- durch, dass er eine fast ideale Dämpfungscharakteristik hat. Weiters kann aus diesem Grund bei gleichen Dämpfungsanforderungen gegenüber bekannten Konstruktionen das Gewicht erheblich, bis auf die Hälfte, reduziert werden, was zusätzliche Kostenvorteile in sich birgt. Dies bewirkt ferner eine besondere Schonung des Leiterseiles an der Einspannstelle des Dämpfers sowie eine durch gemässigtere Eigenbewegungen stark erhöhte Lebensdauer des Dämpfers selbst.
Die erfindungsgemäss beanspruchte Massnahme ist durch den aufgezeigten und besprochenen
Stand der Technik nicht nahegelegt. Wie immer auch die vorbekannten Konstruktionen miteinander kombiniert werden, ganz oder teilweise, sie führen offensichtlich nicht zur erfindungsgemässen
Konstruktion, abgesehen davon, dass alle diese vorbekannten Konstruktionen durchaus vergleich- bare und verbesserungsbedürftige Dämpfungscharakteristiken haben, so dass auch vom einschlägigen
Fachmann nicht erwartet werden kann, dass durch eine solche eventuelle Kombination dieser bekann- ten Massnahme eine wesentliche Änderung der Dämpfungscharakteristik erwartet werden kann.
Die erfindungsgemässe Konstruktion bringt einen überraschend grossen, selbst vom einschlägigen Fachmann nichterwarteten technischen Fortschritt, was der Vergleich der Dämpfungscharakteristiken der einzelnen Schwingungsdämpfer offensichtlich macht.
Zur Veranschaulichung der Erfindung wird diese an Hand der Zeichungen näher erläutert.
Es zeigen : die Fig. 1 bis 3 drei Dämpfungskennlinien ; die Fig. 4, 5 und 6 den erfindungsgemässen Schwingungsdämpfer in Ansicht, in Draufsicht und in Seitensicht.
Fig. 1 veranschaulicht eine Dämpfungskennlinie, also die Abhängigkeit der Dämpfungsleistung N von der Frequenz Hz eines herkömmlichen, sogenannten Stockbridge-Dämpfers. Aus dieser Kennlinie ist ersichtlich, dass dieser Dämpfer - wie schon oben erwähnt-zwei extreme Maxima aufweist und ein dazwischenliegendes Minimum. Die daraus resultierenden Nachteile wurden bereits eingangs erläutert.
Fig. 2 veranschaulicht eine Dämpfungskennlinie, die als ideal beschrieben werden kann und welche anzustreben ist, d. h., die Dämpfungsleistung N ist konstant, unabhängig von der jeweiligen Frequenz Hz.
Fig. 3 veranschaulicht nun die Kennlinie für die erfindungsgemässe Konstruktion und es ist ersichtlich, dass das Dämpfungsverhalten dieser Konstruktion dem idealen Dämpfungsverhalten schon ausserordentlich nahe kommt.
Der Schwingungsdämpfer mit diesem hervorragenden Dämpfungsverhalten ist nun in den Fig. 4 bis 6 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Im Mittelbereich eines Traggliedes --1-- in Form eines mehradrigen Stahlseiles ist eine Klemme --2-- befestigt, mit welcher der Schwingungsdämpfer an einem Freileitungsseil --3-- festgeklemmt werden kann. Das Tragglied das nach beiden Seiten der Klemme --2-- auskragt, trägt endseitig die Gewichte --4--.
Diese sind aus einem V-förmig gebogenen Eisenstab gefertigt, wobei die beiden geraden Schenkel --5 und 6-- zwischen sich einen Winkel von zirka 15 bis 25 , vorzugsweise von 200 einschliessen. Die Enden der Schenkel --5 und 6-- sind gegen die Klemme --2-- gerichtet und die Gewichte sind bezüglich des Traggliedes --1-- so angeordnet, dass jeder der beiden Schenkel --5 und 6-- gegen- über dem Tragglied --1-- divergierend verläuft. Ferner sind die beiden Gewichte in bezug auf die Achse des Traggliedes --1-- gegeneinander versetzt befestigt, so dass ihre Ebenen einen Winkel a miteinander einschliessen, der grösser ist als 45 (Fig. 6).
Bezüglich einer gedachten Mittelebene E, die die Klemme --2-- enthält und die rechtwinkelig zum Tragglied --1-- steht (Fig. 5), liegen einander gerade Schenkel --5, 6-- ungleicher Länge gegenüber.
Im Bogen --7--, der die geraden Schenkel --5, 6-- verbindet, ist eine Bohrung angebracht,
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in welche jeweils das Ende des Traggliedes-l-gesteckt und mittels einer eingeschlagenen Keilhülse --8-- verspannt ist.
Es ist möglich, die freien Enden der Schenkel --5 und 6-- so auszubilden, dass eventuell zusätzliche Gewichte aufgesteckt oder anderweitig befestigt werden können. Das Tragglied --1-- ist länger bemessen, als die doppelte Länge eines Gewichtes, so dass die einander gegenüber liegen- den freien Enden der geraden Schenkel --5 und 6-- voneinander distanziert sind.
Folgendes eigenartiges und überraschendes Schwingungsverhalten, aus welchem offenbar die hervorragenden Dämpfungseigenschaften resultieren, wurde bei Versuchen festgestellt :
1. Im niederen Frequenzbereich schwingen die Gewichte--4-- in der Zeichenebene (Fig. 4) auf und ab, u. zw. um eine Achse, die rechtwinkelig zur Zeichenebene steht und durch die Klemme --2-- legbar ist. Diese Bewegung ist in Fig. 4 durch den Pfeil I angedeutet.
2. Steigt die Frequenz an, so hört diese unter 1. geschilderte Schwingbewegung allmählich auf und die Gewichte --4-- beginnen eine Torsionsschwingung um die Achse des Trag- gliedes --1--. Diese Schwingbewegung ist in Fig. 6 durch den Pfeil II angedeutet.
3. Wird die Frequenz weiter gesteigert, so nimmt diese Torsionsschwindung (Pfeil II-Fig. 6) allmählich ab, wobei anderseits die Gewichte --4-- wieder in der Zeichenebene (Fig. 4) zu schwingen beginnen, jedoch nunmehr um eine Achse 9, die rechtwinkelig zur Zeichen- ebene steht und welche im Befestigungsbereich zwischen dem Bogen --7-- und dem Trag- glied-l-liegt. Diese Schwingbewegung ist veranschaulicht durch den Pfeil III in
Fig. 4.
Die Kennlinie dieses Schwingungsdämpfers ist in Fig. 3 veranschaulicht. Dieses Dämpfungs- verhalten ist überraschend und konnte aufgrund der bisherigen Erfahrung mit Schwingungsdämpfern der eingangs geschilderten Art auch vom einschlägigen Fachmann nicht erwartet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schwingungsdämpfer mit einem elastisch federnden Tragglied mit einer in dessen Mittel- bereich angeordneten Klemme zur Befestigung an einem Freileitungsseil und an den Enden des
Traggliedes angeordneten Gewichten mit ausserhalb der Achse des Traggliedes liegenden Schwer- punkten, wobei jedes Gewicht aus einem gebogenen Eisenstab konstanten Querschnittes mit geraden, jedoch ungleich langen Schenkeln besteht, wobei die gebogenen Eisenstäbe so am Tragglied be- festigt sind, dass ihre Ebenen einander kreuzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Eisenstäbe
V-förmig gebogen sind und dass das Ende des Traggliedes (1) an dem die geraden Schenkel (5,
6) des V-förmig gebogenen Eisenstabes verbindenden Bogen (7) befestigt ist, wobei die beiden
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