DE2835253C2 - Stahl-Aluminium-Seil, insbesondere zur Elektrizitätsleitung, sowie Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Stahl-Aluminium-Seil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches I sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Seiles.

Eine an solche als Freileitung dienende Seile gestellte

Forderung besteht hinsichtlich ihrer mechanischen

Festigkeit, Diese Forderung richtet sich im wesentlichen an die Stahlseele, deren Belastung vielseitig ist, denn sie wird gleichzeitig der Zug-, der Biege- und auch der Torsionsbeanspruchung ausgesetzt Hierzu kommt noch, daß Richtung und Ausmaß der Biegung sowie der Torsion sich infolge der Schwingung der Freileitung zeitlich verändern.

Eine weitere Anforderung richtet sich «uf die Elektrizitätsverluste, die sich aus dem Ohmschen Widerstand des Leitermaterials, der Reaktanz des Seiles sowie der dauernden Ummagnetisierung der Stahlseete ergibt

Ferner soll das spezifische Gewicht des Stahl-Aluminium-Seiles möglichst klein sein, wobei man darunter in der Regel das Gewicht eines 1 km langen Seiles versteht

Eine weitere Forderung richtet sich auf die Lebensdauer des Seiles. Diese wird in mechanischer Hinsicht durch die gegenseitige Reibung der einzelnen Drähte des Seiles, die dabei vorhandenen, durch die Luft herangetragenen Verunreinigungen zwischen den einzelnen Drähten des Seiles sowie die mechanische Festigkeit der verwendeten Materialien auch im Hinblick auf Ermüdungserscheinungen durch die Schwingungsbeanspruchung maßgeblich beeinflußt In chemischer Hinsicht erfolgt die Beeinflussung im wesentlichen durch verschiedene Säuren, die sich aus Regenwasser einerseits und Luftverschmutzungen andererseits bilden und im wesentlichen die Stahlseele des Seiles angreifen, da die Aluminiumoberfiäche durch ihre Oxidschicht genügend geschützt ist

Ferner ist maßgeblich der Raumfüllfaktor, der sich ergibt als Verhältnis der Summe der Querschnitte der Stahl- und Aluminiumdrähte einerseits zu dem Querschnitt des Stahl-Aluminium-Seiles andererseits. Schließlich sind die Gestehungskosten des Stahl-Aluminium-Seiles im Hinblick auf die Material- und Fertigungskosten bedeutsam.

Durch die DE-OS 25 33 138 ist ein Stahl-Aluminium-Seil der eingangs genannten Art bekannt. Hier ist jedoch im Hinblick auf den Raumfüllfaktor eine verhältnismäßig ungünstige Anordnung vorhanden, wie sie an sich bei üblichen Stahl-Aluminium-Seilen in der Regel gegeben ist dadurch, daß die Stahllitzen einerseits und die Aluminiumlitzen andererseits mit ihrem runden Querschnitt umeinander gepackt sind und so zwischen sich nur Berührungslinien bilden sowie dabei erhebliche Freiräume belassen. Dadurch wird der Gesamtquerschnitt bezüglich des echten Querschnittes verhältnismäßig groß. Außerdem findet die Lebensdauer des bekannten Seiles dadurch eine Beeinträchtigung, daß einmal die gegenseitig tragenden Berührungsstellen zwischen benachbarten Litzen klein sind und zum anderen die mechanischen und chemischen Verschleiß- und Korrosionseinflüsse der vorstehend erwähnten Art voll zum Tragen kommen können. Im Hinblick auf die mechanische Festigkeit werden im bekannten Falle besondere Maßnahmen bei der Ausgestaltung der Aluminiumkomponente ergriffen, die jedoch fertigungstechnisch und auch materialmäßig aufwendig und kostspielig sind.

Durch die vorgenannte Druckschrift ist auch ein Stahl-Aluminium-Seil bekannt, bei dem um die Stahlsee-Ie ein im Querschnitt kreisringförmiger Aluminiummantel als Leitermaterial gelegt und an der Stoßstelle seiner Randkanten zugeschweißt ist, derart, daß er ein dichtes, die Stahlseele umhüllendes Rohr bildet. Hier ist zwar

den korrosiven und mechanischen, die Lebensdauer beeinflussenden Faktoren günstig entgegengewirkt. Andererseits bleiben jedoch ungünstige Einflüsse bezüglich des Raumfüllungsfaktors im Hinblick auf die Stahlseele und die sie umgebende Kreiskontur bestehen. Auch werden hier die bereits erwähnten besonderen Maßnahmen zur Ausgestaltung der Aluminiumkomponente zusätzlich ergriffen, um bei möglichst kleinem Seilquerschnitt die Tragfähigkeit über die Aluminiumkomponente zu erhöhen.

Andererseits ist es durch die US-PS 37 79 056 bekannt, die Stahldrähte der Stahlseele noch vor dem Verdrillen durch ein Aluminiumbad zu führen und sie auf diese Weise mit einem Aluminiumüberzug zu versehen. Unabhängig davon, daß auch hier der Raiitnfüllfaktor verhältnismäßig schlecht ist, bedeutet die mit dieser Fertigungsmethode notwendige Technologie eine niedrige Fenigungsgeschwindigkeit und einen erheblichen Vorrichtungsaufwand, was zu entsprechend angehobenen Herstellungskosten führt Außerdem ist die Haftung zwischen Stahl und Aluminium verhältnismäßig schlecht, so daß bereits während der Herstellung sich in diesem bekannten Falle ein Abblättern des Aluminiums von dem jeweiligen Stahldraht einstellen kann oder es zumindest zu Rißbildungen im Aluminiumüberzug kommt, die dann später Korrosionseinflüssen Vorschub leisten.

Schließlich ist es durch die US-PS 38 13 772 ebenfalls ähnlich der DE-OS 25 33 138 bekannt, das Stahlseil mit einem beispielsweise längsnahtgeschweißten Aluminiumrohr zu umgeben. Auch hier ergeben sich die dazu oben bereits genannten Nachteile, wobei noch hinzuzufügen ist, daß durch den verhältnismäßig lockeren Verbund zwischen Stahlseil einerseits und Aluminiummantel andererseits, verursacht durch die Bewegungen und Schwingungen der Freileitung, ein allmähliches Durchreiben des Aluminiummantels ergibt, wodurch die elektrische Leitfähigkeit neben der Lebensdauer stark herabgesetzt wird.

Aufgabe dr Erfindung ist es, ausgehend von einem Stahl-Aluminium-Seil der eingangs genannten Art ein Seil nebst dem Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, das bei mit dem Bekannten vergleichbarer Festigkeit einen herabgesetzten Stahlquerschnitt, geringere Elektrizitätsverluste, eine Verlängerung der Lebensdauer und einen verbesserten Raumfüllfaktor mit dem daraus resultierenden geringeren spezifischen Gewicht aufweist. Dies soll zu einer Verbilligung sowohl in materialmäßiger als auch vergleichsweise fertigungstechnischer Hinsicht führeyi.

Die Aufgabe ist durch die im Patentanspruch I gekennzeichneten Merkmate gelöst.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich, den aus Aluminiumlitzen bestehenden Mantel in erheblichem Maße auf die Stahlseele zu stauchen, wodurch auch der Überzug mit der Stahlseele verstaucht wird. Dadurch ergeben die Aluminiumlitzen einen geschlossenen Mantel, der zu einem erheblich verbesserten Raumfüllfaktor führt. Gleichzeitig ergibt die erfindungsgemäße Bauform einen guten Korrosionsschutz, was sich wiederum günstig auf die Lebensdauer des Stahl-Aluminium-Seiles auswirkt.

Da der Überzug an der Elektrizitätsleitung teilnimmt, ergibt sich ein niedrigerer Ohmscher Verlust und ein herabgesetzter Nennquerschnitt des Seiles, was es « wiederum erlaubt, die zur Aufhängung des Seiles erforderlichen Montageeinheiten ebenfalls mit kleineren Abmessungen und geringerem Gewicht vorzusehen.

Schließlich können für die Stahlseele Drähte aus einem Stahl hoher Zugfestigkeit verwendet werden, da die Drähte zum Korrosionsschutz nicht mit einer Zinkschicht, beispielsweise durch Feuerverzjnkung, versehen werden müssen, was Stahidrähte niedrigerer Zugfestigkeit voraussetzt Auch hierdurch ergibt sich eine Herabsetzung des Nennquerschnittes bei dem erfindungsgemäßen Stahl-Aluminium-Seil sowie ein niedrigeres spezifisches Gewicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch die im Anspruch 2 angegebene Maßnahme wird einmal eine Steigerung des Korrosionsschutzes im Hinblick auf doch noch durch eventuelle Spalten des Aluminiummantels sowie des Überzuges eindringende Verunreinigungen erreicht und außerdem eine Schmierung der einzelnen Teile des Stahl-Aluminium-Seils gegeneinander, was die Verschleißwirkungen durch die Schwingungsbewegungen des Seiles ^-irabsetzt

Es ist zwar durch die DE-AS !5 40 574 bekannt, bei einem Nachrichtenkabel mit einem Mantel Vaseline zu verwenden. Im Gegensatz zum Anmeldungsgegenstand werden jedoch damit in bestimmten Abständen Feuchtigkeitsbarrieren errichtet, um die axiale Ausdehnung eingedrungenen Wassers zu unterbinden.

Was die Merkmale des Anspruches 3 betrifft, so wird auch dadurch der Korrosionsschutz verbessert, insbesondere dann, wenn man darauf achtet, daß die Nahtstellen der Überzüge in Umfangsrichtung des Seiles gegeneinander versetzt sind.

Bezüglich des in den Ansprüchen 4 bis 9 gekennzeichneten Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Stahl-Aluminium-Seiles sei auf die DE-PS 5 36 777 hingewiesen, durch die es bekannt ist, beispielsweise Drähte mit einer Ummantelung aus Aluminium zu versehen, indem das Mantelmaterial auf das Drahtmaterial geführt, um dieses gebogen und dann rugesrtweißt wird, wobei sich noch ein Ziehstein zum Kalibrieren anschließen kann. Im übrigen geht es hier aber darum, der Mantel zu verschweißen, ohne daß eine feste Verbindung mit dem ummantelten Draht entstehen kann, weshalb mit Hilfe eines Walzwerkes eine Preßschweißung vorgenommen wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Stahl-Aluminium-Seil im Querschnitt und

F i g. 2 die schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Herstellung des Seiles gemäß F i g. 1.

F i g. 1 zeigt ein Stahl-Aluminium-Seil, bei dem um die mit einem Überzug 3 versehene Stahlseele 1 der aus Litzen 4 bestehende Aluminiummantel in zwei Schichten gebildet ist. Der Überzug 3 ist um die aus Stahldrähten 1 gebildete Stahlseele 2 gebogen und dann auf die Stahlseele gepreßt. Der Überzug besteht aus Aluminiumblech. Innerhalb des Überzuges 3 ist der Raum zwischen den Stahldrähten 1 mit Vaseline 5 gefüllt, welche einerseits zur Herabsetzung der inneren Reibung dos Seiles dient und andererseits aus dem Raum innerhalb des Überzuges 3 die korrodierenden Dämpfe etc. fernhalten soll.

Um den Überzug 3 ist der aus Litzen 4 gebildete Aluminiummantel angeordnet, der der eigentlichen Elektrizitätsleitung dient. Aus der Abbildung ist ersichtlich, daß durch die Stauchung des Aluminiummantels die Litzen 4 einen sich nach außen etwas erweiternden, im wesentlichen jedoch rechteckieen

Querschnitt angenommen haben, weshalb sie sich gegenseitig sowohl seitlich als auch in Radialrichtung entlang verhältnismäßig großer Flächen berühren. Daraus ergibt sich eine im wesentlichen geschlossene Umhüllung.

Aus Fig. 1 ist ferner ersichtlich, daß die Innenseite des Überzuges 3 etwas zwischen die Stahldrähte I gepreßt ist, wodurch sich zwischen Überzug 3 und Stahlseele 2 in gewissem Grade eine formschlüssige Verbindung ergibt, die der Einheit aus Überzug und Stahlseele eine erhebliche Steifheit verleiht.

Auch die Außenseite des Überzuges 3 wird im Laufe der Stauchung der Litzen 4 ein wenig deformiert und bildet dabei, wie aus F i g. I ersichtlich, zwischen die einzelnen Litzen etwas eintretende Grate.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung ist das vorher angefertigte Stahlseil 2 auf der Trommel 6 aufgewickelt. Das Aluminiumblech 8 wird kontinuierlich von der Blechrolle 7 abgezogen. Nach dem Zusammenführen von Stahlseil 2 und Aluminiumblech 8 schließt sich ein Ziehstein 9 an, welcher das Aluminiumblech um das Stahlseil formt und den dadurch entstehenden Überzug gleichzeitig auf das Stahlseil drückt. Das mit dem Überzug versehene Stahlseil kommt dann in die Drehvorrichtung 10, wo die innere Schicht des aus Litzen 4 bestehenden Aluminiummantels gebildet wird. Danach schließt sich ein Ziehstein 11 an, der die erste Schicht des Aluminiummaniels auf den Überzug 3 staucht.

Zur Bildung der zweiten, äußeren Schicht des Aluminiummantels schließt sich gemäß F i g. 2 noch eine zweite Drehvorrichtung 12 an, der ein Ziehstein 13 folgt, dessen Aufgabe der des Ziehsteines 11 entspricht. Das Seil wird schließlich mit Hilfe der noch dargestellten Seilrolle 14 durch die gesamte Vorrichtung bewegt.

In F i g. 2 ist derjenige Teil der Vorrichtung nicht dargestellt, mit Hilfe dessen die Vaseline auf das Stahlseil 2 aufgebracht wird. Diese Vorrichtung kann z. B. ein die Vaseline aufspritzendes Gerät sein, dessen Düse auf den Treffpunkt von Stahlseil 2 und Aluminiumblech 8 gerichtet ist. Das Auftragen der Vaseline auf das Stahlseil kann jedoch auch dadurch vorgenommen werden, daß das Stahlseil durch einen die Vaseline enthaltenden Behälter geführt wird, bevor es mit dem Aluminiumblech 8 in Berührung kommt. In diesem Falle nimmt das Stahlseil eine gewisse Menge Vaseline durch Oberflächenhaftung mit, die später bei der Fertigung des Überzuges 3 und beim Aufpressen des Überzuges auf das Stahlseil zwischen die Stahldrähte 1 gepreßt und dort verteil! wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnuirj.ün

Claims (9)

Patentansprüche;

1. Stahl-Aluminium-Seil, insbesondere zur Elektrizitätsleitung, bei welchem um die aus Stahlseil bestehende Stahlseele herum ein aus Aluminiumlitzen bestehender Aluminiummantel vorhanden ist, dadurchgekennzeichnet, daß die Stahlseele (2) mit einem aus Aluminiumblech ausgebildeten Oberzug (3) versehen ist, der nach dem Aufstauchen auf die Stahlseele (2) über eine wellenfreie äußere Oberfläche verfügt, und auf diese Oberfläche und aneinander die durch den Druck deformierten, den Aluminiummantel bildenden Litzen (4) gedrückt sind.

2. Stahl-Aluminium-Seil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen der Stahlseele (2) und dem Oberzug (3) eine korrosionshindernde Füllung, vorzugsweise säurefreie Vaseline (5) enthält

3. Stahl-Aiaminium-Seil nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß an der Stahlseele (2) ein aus zwei oder mehreren einander überdeckenden Aluminiumblechen gebildeter Überzug (3) vorhanden ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines Stahl-Aluminium-Seiles nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aluminiumblech (8) neben das Stahlseil (1) geführt wird, dann während der gemeinsamen Weiterleitung das Aluminiumblech kontinuierlich um das Stahlseil gebogen und auf das Stahlseil gepreßt wird und schließlich die Litzen (4) in an sich bekannter Wc-ise aul den aus Aluminiumblech erzeugten Überzug-(3) gewickelt werden.

5. Verfahren nach Anspruch ·". dadurch gekennzeichnet, daß auf das Stahlseil (1) vor dem Aufbringen des Aluminiumbleches (8) ein korrosionshinderndes Material, vorzugsweise säurefreie Vaseline (5), aufgetragen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlseil (I) zusammen mit dem Aluminiumblech (8) durch einen Ziehstein (9) geführt und das Aluminiumblech auf das Stahlseil gebogen und gedrückt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumblech (8) mit Rollen gebogen und auf das Stahlseil (1) gedrückt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß während des Biegens und des Andrückens des Aluminiumbleches (8) an das Stahlseil (1), auf das Aluminiumblech eine eine der Fließgrenze seines Materials entsprechende oder größere Spannung hervorrufende Belastung ausgeübt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Litzen (4) jeder Lage vorzugsweise durch Ziehen des ganzen Seils durch den zugehörigen Ziehstein (II, 13) auf den Überzug (3) der Stahlseele (2) gestaucht werden.