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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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The invention relates to a vibration damper with an elastically resilient support member with a clamp arranged in its central region for attachment to an overhead line cable and weights arranged at the ends of the support member with outside the axis of the
Center of gravity, each weight consists of a bent iron rod of constant cross-section with straight, but unequal legs, the bent
Iron bars are attached to the support member so that their levels cross each other.
When building and operating electrical overhead lines, wind-excited must occur
Rope vibrations are expected. Depending on the rope diameter, span and rope tension, there is in any case a preferred fundamental vibration frequency, the so-called natural frequency, at which the rope is excited to considerable vibration amplitudes even under the influence of low excitation forces. With the harmonic harmonic frequencies, this is weakened
Form is also the case. The dangerous frequency ranges are between 6 and 20 Hz.
In the area of the rope suspension and guy points, in which there are already additional ones
Bending stresses are superimposed on the cable tensile stresses, in the case of cable vibrations the alternating bending stresses caused thereby add up. The latter can be premature
Aging and thus a broken rope.
In order to dampen the rope vibrations in the vicinity of the mentioned places, have already been
Vibration damper developed. The most commonly used damper is the so-called stock bridge damper, in which the weights at the end of the support member are designed as sleeve-like bodies into which the ends of the support member protrude. If the damping power is measured as a function of the frequency at the vibrating table, you get for a damper of this type in
Range of approximately 5 to 30 Hz is a characteristic curve with two pronounced maxima, at which a high damper performance is given, and a minimum, at which the damping effect is extremely weak. This damping behavior is given by the two degrees of freedom of movement of the spring-mounted damper weights.
In the event that the rope tensioning field for which this damper is intended has its natural frequency, especially in the area of its minimum effect, it can be shown that large vibration amplitudes occur due to insufficient damping, which greatly reduce the lifespan of the rope and the damper. In a special embodiment of such a Stockbridge damper (GB-PS No. 1, 357, 199) rings are placed on the weights mentioned, which form additional weights and which are adjustable relative to the weights carrying them.
These additional weights and their adjustability, however, do not change the basic characteristic of the damping characteristic; the two maxima mentioned are still present in the damping characteristic, provided that these additional weights are shifted and adjusted symmetrically to the suspension of the damper. However, if these additional weights are adjusted asymmetrically with respect to the suspension device, the damping characteristic is changed insofar as the aforementioned maxima are thereby multiplied.
If a damper of the type mentioned at the beginning (US Pat. No. 3, 400, 209) or its behavior on the vibrating table is tested, a characteristic curve likewise results with a pronounced maximum in the lower frequency range, which drops rapidly to a minimum with increasing frequency to then gradually increase again with increasing frequency.
In a further known vibration damper construction, which is based on the structure of the Stockbridge damper and in which the two weights are carried by a rod, helical pre-shaped spiral fittings are used for attachment to the suspension cable (DE-AS 2211507). In another vibration damper construction, the rod carrying the weights is suspended from the fastening fitting and these weights are designed as V-shaped castings with a spherically reinforced apex area with which they are attached to the rod connecting the weights. The damping characteristic of these known vibration dampers does not deviate from the known shapes discussed above with the pronounced maxima.
The aim of the invention is therefore to design a vibration damper in such a way that its damping curve (damping power as a function of frequency) forms as straight a horizontal line as possible, ie. that is, its damping performance in all occurring and of interest here
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Frequency ranges is equally good, which is why it can therefore be built with low weight and which is also designed so that it is technologically simple, inexpensive
Series production is possible. Surprisingly, this object is achieved in that the iron rods are bent in a V-shape and in that the end of the support member on which the straight one
Leg of the V-shaped bent iron rod connecting arc is attached, the two straight legs of each iron rod to the center of the support member diverging.
The vibration damper according to the invention exhibits balanced performance over the entire frequency range. Pronounced, high maxima and low minima are eliminated, which is what
Damper enables safe functioning at any frequency. In terms of its mode of operation, the subject matter of the invention thus surpasses all previously known embodiments in that it has an almost ideal damping characteristic. Furthermore, for the same damping requirements compared to known constructions, the weight can be reduced considerably, down to half, which brings additional cost advantages. This also results in a special protection of the conductor cable at the clamping point of the damper and a much longer life of the damper itself due to more moderate own movements.
The measure claimed according to the invention is shown and discussed by the
State of the art not suggested. However the previously known constructions are combined with one another, in whole or in part, they obviously do not lead to the inventive one
Construction, apart from the fact that all of these previously known constructions have comparable damping characteristics that are in need of improvement, so that the relevant one
It cannot be expected by a person skilled in the art that a substantial change in the damping characteristic can be expected from such a possible combination of this known measure.
The construction according to the invention brings about a surprisingly large technical advance, which was not even expected by the relevant expert, which makes the comparison of the damping characteristics of the individual vibration dampers obvious.
To illustrate the invention, this will be explained in more detail with reference to the drawings.
1 to 3 show three damping characteristics; 4, 5 and 6, the vibration damper according to the invention in view, in plan view and in side view.
1 illustrates a damping characteristic, that is, the dependence of the damping power N on the frequency Hz of a conventional so-called Stockbridge damper. From this characteristic curve it can be seen that this damper - as already mentioned above - has two extreme maxima and an intermediate minimum. The resulting disadvantages have already been explained at the beginning.
FIG. 2 illustrates a damping characteristic which can be described as ideal and which should be aimed for, i.e. that is, the damping power N is constant, regardless of the respective frequency Hz.
FIG. 3 now illustrates the characteristic curve for the construction according to the invention and it can be seen that the damping behavior of this construction comes extremely close to the ideal damping behavior.
The vibration damper with this excellent damping behavior is now shown in FIGS. 4 to 6 in different views. A clamp --2-- is attached in the middle of a support member --1-- in the form of a multi-core steel cable, with which the vibration damper can be clamped to an overhead line cable --3--. The support member, which projects on both sides of the clamp --2--, carries the weights --4-- at the end.
These are made from a V-shaped iron rod, with the two straight legs --5 and 6-- enclosing an angle of between 15 and 25, preferably 200, between them. The ends of the legs --5 and 6-- are directed against the clamp --2-- and the weights are arranged with respect to the support member --1-- so that each of the two legs --5 and 6-- against- --1-- diverging across the support member. Furthermore, the two weights are attached offset from one another with respect to the axis of the support member, so that their planes form an angle a with one another which is greater than 45 (FIG. 6).
With regard to an imaginary central plane E, which contains the clamp --2-- and which is perpendicular to the support member --1-- (Fig. 5), straight legs --5, 6-- of unequal length lie opposite one another.
In the bend --7--, which connects the straight legs --5, 6--, there is a hole,
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in each of which the end of the support member is l-inserted and clamped by means of a hammered-in wedge sleeve --8--.
It is possible to design the free ends of the legs --5 and 6-- in such a way that additional weights can be attached or otherwise attached. The support member --1-- is longer than twice the length of a weight, so that the opposite free ends of the straight legs --5 and 6-- are spaced apart.
The following peculiar and surprising vibration behavior, from which apparently the excellent damping properties result, was found in tests:
1. In the lower frequency range, the weights - 4-- oscillate up and down in the drawing plane (Fig. 4), u. between an axis that is perpendicular to the plane of the drawing and can be placed using the --2-- terminal. This movement is indicated in Fig. 4 by the arrow I.
2. If the frequency increases, the oscillating movement described under 1. gradually ceases and the weights --4-- begin a torsional vibration around the axis of the support link --1--. This oscillating movement is indicated in Fig. 6 by the arrow II.
3. If the frequency is further increased, this torsional shrinkage (arrow II-Fig. 6) gradually decreases, on the other hand the weights --4-- start to oscillate again in the plane of the drawing (Fig. 4), but now around an axis 9, which is at right angles to the plane of the drawing and which lies in the fastening area between the arch --7-- and the support element -l-. This swinging movement is illustrated by arrow III in
Fig. 4.
The characteristic of this vibration damper is illustrated in FIG. 3. This damping behavior is surprising and, based on previous experience with vibration dampers of the type described at the outset, could not have been expected by the relevant specialist.
PATENT CLAIMS:
1. Vibration damper with an elastically resilient support member with a clamp arranged in its central area for fastening to an overhead line cable and at the ends of the
Weights arranged with the support member with centers of gravity lying outside the axis of the support member, each weight consisting of a bent iron rod of constant cross-section with straight but unequal legs, the bent iron rods being fastened to the support member in such a way that their planes cross each other, characterized in that the iron bars
Are bent in a V-shape and that the end of the support member (1) on which the straight legs (5,
6) of the V-shaped bent iron rod connecting bow (7) is attached, the two
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