-
Langgestreckter Formstrang Die Erfindung bezieht sich auf einen langgestreckten
Formstrang, insbesondere auf eine elektrische Leitung, welcher aus einer Vielzahl
von miteinander verbundenen Einzelelementen besteht. Unter Formstrang im Sinne der
Erfindung sind-zu verstehen, alle Arten von elektrischen Leitungen bzw. Kabeln sowie
Seile und Zugseile.
-
Dcrartige Formstränge sind insbesondere dann, wenn sie im Freien verwendet
werden unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt. Bei elektrischen Leitungen tritt
dieses Problem beispielsweise bei der induktiven Zugbeeinflussung auf, wo elektrische
Leitungen im Schienenbereich verlegt sind und den unterschiedlichen Witterungsbedingungen
ständig ausgesetzt sind. Seile und Zugseile werden überwiegend im Freien verwendet
und dienen beispielsweise als Spannelenente für Masten, Für'die elektrischen Leitungen
ist es aus elektrischen Gründen und für die Seile aus mechanischen Gründen erforderlich,
daß dieselben unabhängig von der Umgebungstemperatur ständig eine gleichbleibende
Länge haben.
-
Insbesondere bei der Zugbeeinflussung kann eine durch Wärmeeinwirkung
entstehende Leitungsverlängerung schädliche Folgen haben und bei Seilen können sich
die Spannseile infolge Wärmedehnung lockern, so daß die zu haltenden Masten nicht
mehr sicher stehen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen langgestreckten Formstrang
anzugeben, dessen Länge unabhängig von der Umgebungstemperatur konstant ist. Diese
Aufgabe wird für einen langgestreckten Formstrang der eingangs- geschilderten Art
gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Einzelelemente um einen gemeinsamen,~
aus einem elastischen Material mit einem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als
die Einzelelemente bestehenden Kern herumverseilt und unverschiebbar mit diesem
verbunden sind. Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß durch das Aufbringen
der Einzelelemente auf den elastischen Kern Wärmeausdehnungen sich jetzt nur noch
in radialer Richtung bezüglich des Kerns auswirken, so daß die gesamte Länge des
Formstranges nicht verändert wird.
-
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen
dargestellt.
-
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Formstrang gemäß der Erfindung
und in Fig. 2 ist eine Seitenansicht desselben dargestellt, wobei der Übersichtlichkeit
halber nur ein einziges Einzelelement auf dem Kern eingezeichnet ist.
-
Mit 1 ist ein elastischer Kern, beispielsweise aus Polyäthylen oder
Polypropylen, bezeichnet, um welchen eine Anzahl von Drähten oder Adern 2 Xerumverseilt
ist. Über diesen Drähten kann noch ein als Abdeckung dienender Kunststoffmantel
3 angeordnet sein.
-
Die Drähte 2 bestehen nun, wenn der Formstrang als
elektrische
Leitung eingesetzt werden soll, beispielsweise aus Kupfer. Sie werden um den Kern
1 herumverseilt, und zwar derart, daß sie mit demselben unverschiebbar verbunden
sind. Hierzu ist es möglich, vor dem Aufbringen der Drähte 2 auf dem Kern eine Klebschicht
anzubringen, die dann mit den Drähten 2 verklebt. Andererseits können die Drähte
selbst auch mit einem Copolymer beschichtet sein, welches sich durch Wärmeeinwirkung
mit dem Kern 1 verbindet und auch so die einzelnen Drähte festlegt. Im übrigen halten
sich die Drähte durch den Verseilvorgang und durch die dichte Lage nebeneinander
sowieso fest auf dem Kern 1.
-
Die Erfindung wird im folgenden ausführlich erläutert: Es soll zunächst
vereinfachend angenommen werden, daß die verseilten Drähte 2 unelastisch sind. Sie
verlängern sich dann bei Erwärmung nur ihrem Wärmeausdehungskoeffizienten entsprechend.
Die Wärmeausdehung des elastischen Kerns 1 ist jedoch wesentlich größer, und zwar
sowohl in axialer als auch in radialer Richtung.- Die feste Haftung zwischen den
Drähten 2 und dem Kern 1 verhindert jedoch die axiale Ausdehnung des Kerns und führt
sie in einen zusätzlichen Anteil der radialen Dehnung über. Der infolge der radialen
Ausdehnung des Kerns größere Verseillagendurchmesser der Drähte 2 bedingt einen
größeren Lagenverlängerungsfaktor f. Wenn der Formstrang nun eo bemessen wird, daß
die Anderung des Lagenverlängeuungsfaktors gleich der Wärmeiusdehnung der Drähte
ist, dann bleibt die Länge des Formstranges konstant, da sich der Abstand "s"
gemäß
Fig. 2, velcher den Abstand von Windung zu Windung eines Drahtes 2 angibt, nicht
verändert. Zwischen den beiden durch "s" bezeichneten Endpunkten eines Drahtes 2
erfolgt bei Erwärmung lediglich eine Dchnung des Drahtes 2, und zwar durch die Durchmesservergrößerung
des Kerns 1. Der unter Vernachlässigung der Drahtelastizität sich ergebende Lagenverlängerungsfaktor
f für die einzelnen Drähte läßt sich nach folgender Formel berechnen:
In dieser Formel bedeuten D1 den Durchmesser des Kerns 1, D2 den Durchmesser eines
Drahtes 2 sowie/1 und/2 die Wärmeausdehungskoeffizienten von Kern 1 und Draht 2.
Unter Berücksichtigung der Drahtelastizität ergibt sich im wesentlichen die gleiche
Formel die nur etwas komplizierter gestaltet ist und deswegen der Übersichtlichkeit
halber nicht angegeben wird.
-
In folgenden wird noch ein Berechnungsbeispiel für den Erfindungsgegenstand
angegeben: Für einen Temperaturbereich von -20 bis +500 C wurden fiir eine elektrische
Leitung, welche zur induktiven Zugbeeinflussung im Schienenbereich verlegt war,
Längenänderungen bis zu 1% festgestellt. Dieser Wert entspricht der Wärmeausdehnung
der fiir die Leiter verwendeten Kunststoffisolierung. Für einen straffen Kupferleiter
mit einer solchen Isolierung ergibt die Rechnung unter Berücksichtigung der D@hnung
der Leiter in dem angeg@benen Temperaturbereich eine Längenänderung von etwa 0,2%.
-
Zur vollständigen axialen Kompensation der Wärm@ausdehnung kann er
Leiterquerschnitt statt au einer siebendrähtigen Litze beispielsweise aus 56 Drähten
voii 0,2 mti Durchmesser bestehen, die über einem Kern aus Polyäthylen mit einem
Durchmesser von 4,0 mm verseilt sind. Es ergibt sich dann ein Verlängerungsfaktor
f ohne Berücksichtigung der Draht dehnung mit dem Wert 1,03 und unter Berücksichtigung
der Drahtdehnung mit dem Wert 1,05.
-
Bei der Kombination von Metalldrähten und Kunststoffkern, wie es weiter
oben geschildert ist, ergibt sich ein Verlängerungsfaktor, der im Bereich von 1,02
bis 1,2 liegt. Bei Materialien, die einander bezüglich ihrer Wärmeausdehungskoeffizienten
näher liegen, können sich jedoch Verlängerungsfaktoren ergeben, die weit höher bis
zu dem Wert 2,o liegen. Es ist daher im Sinne der Erfindung vorteilhaft, für den
Kern 1 und die Drähte 2 jeweils Materialien zu verwenden, deren Wärmeausdehnungskoeffizienten
weit aus einanderliegen.