PL B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) F16B 5/02 F16B 43/00 (13) B 1. (54) Maszt linii napowietrznej dla przewodów wysokiego napięcia

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) ( 2 1) Numer zgłoszenia: ( 2 2) Data zgłoszenia: (13) B 1 (5 1) Int.Cl.7 E04H 12/10 F16B 5/02 F16B 43/00 (54) Maszt linii napowietrznej dla przewodów wysokiego napięcia (30) Pierwszeństwo: ,DE, (73) Uprawniony z patentu: RWE Net Aktiengesellschaft, Dortmund, DE Tessag Technische Systeme & Services Aktiengesellschaft, Frankfurt, DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 14/97 (72) Twórcy wynalazku: Arno Kohlmeyer, Essen, DE Heinrich Pohlmann, Erzhausen, DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 02/05 (74) Pełnomocnik: Kuczyńska Teresa, POLSERVICE Sp. z o.o. PL B1 (5 7 ) 1. Maszt linii napowietrznej dla przewodów wysokiego napięcia z, połączonych wzajemnie za pomocą połączeń śrubowych, stalowych profilowych prętów kratowych, mających w miejscach połączeń otwory śrubowe, przy czym w otworach śrubowych osadzone są złącza śrubowe składające się ze śrub i nakrętek o wysokiej wytrzymałości, które są naprężone za pomocą dużej siły wstępnego naprężenia, znamienny tym, że złącza śrubowe (6 ) zawierają, metalowy element pośredni (10) do nakładania nakrętki i podkładkę ( 1 2 ) do nakładania łba śruby (7), przy czym element pośredni (10) i podkładka (1 2 ) mają wybranie (1 1 ) w przyporządkowanym prętom kratowym obszarze zetknięcia i przylegają do stalowych profilowych prętów kratowych (2 ) na zewnątrz kruchych stref brzegowych (9) otworów śrubowych (8 ). Fig.3

2 Maszt linii napowietrznej dla przewodów wysokiego napięcia Zastrzeżenia patentowe 1. Maszt linii napowietrznej dla przewodów wysokiego napięcia z, połączonych wzajemnie za pomocą połączeń śrubowych, stalowych profilowych prętów kratowych, mających w miejscach połączeń otwory śrubowe, przy czym w otworach śrubowych osadzone są złącza śrubowe składające się ze śrub i nakrętek o wysokiej wytrzymałości, które są naprężone za pomocą dużej siły wstępnego naprężenia, znamienny tym, że złącza śrubowe (6) zawierają, metalowy element pośredni (10) do nakładania nakrętki i podkładkę (12) do nakładania łba śruby (7), przy czym element pośredni (10) i podkładka (12) mają wybranie (11) w przyporządkowanym prętom kratowym obszarze zetknięcia i przylegają do stalowych profilowych prętów kratowych (2) na zewnątrz kruchych stref brzegowych (9) otworów śrubowych (8 ). 2. Maszt według zastrz. 1, znamienny tym, że śruby (7) są ukształtowane jako śruby pasowane. * * * Przedmiotem wynalazku jest maszt linii napowietrznej dla przewodów wysokiego napięcia. Znany jest maszt linii napowietrznej dla przewodów wysokiego napięcia z, połączonych wzajemnie za pomocą połączeń śrubowych, stalowych profilowych prętów kratowych, mających w miejscach połączeń otwory śrubowe, przy czym w otworach śrubowych osadzone są złącza śrubowe składające się ze śrub i nakrętek o wysokiej wytrzymałości, które są naprężone za pomocą dużej siły wstępnego naprężenia. Maszty linii napowietrznych opisanej budowy i opisanego celu zastosowania, są stalowymi konstrukcjami kratowymi specjalnego typu, wobec których stawiane są wysokie wymagania w odniesieniu do zdolności użytkowej i pewności. Jeżeli zawiedzie jeden maszt linii napowietrznej, to w rezultacie zawiedzie cała linia przewodów wysokiego napięcia, lub wysokonapięciowe odcinki elektrycznego zasilania prądowego. Maszty linii napowietrznych ze stalowych profilowych prętów kratowych muszą więc odpowiadać szczególnym przepisom i są sprawdzane pod względem zdolności użytkowej i bezpieczeństwa. Jeżeli przy kontroli zostaną stwierdzone stalowe profilowe pręty kratowe wykazujące wady, to albo te pręty, albo całe maszty zostaną wymienione. Niemniej jednak występują, na przykład przy skrajnych warunkach pogodowych, takich jak burze, z wichrami, przypadki uszkodzeń. Maszt linii napowietrznej dla przewodów wysokiego napięcia z, połączonych wzajemnie za pomocą połączeń śrubowych, stalowych profilowych prętów kratowych, mających w miejscach połączeń otwory śrubowe, przy czym w otworach śrubowych osadzone są złącza śrubowe składające się ze śrub i nakrętek o wysokiej wytrzymałości, które są naprężone za pomocą dużej siły wstępnego naprężenia, według wynalazku charakteryzuje się tym, że złącza śrubowe zawierają, naprężone względem stalowych profilowych prętów kratowych, metalowe elementy pośrednie, które mają wybranie w obszarze zetknięcia z prętem kratowym i przylegają do stalowych profilowych prętów kratowych poza kruchymi strefami brzegowymi otworów śrubowych. Złącza śrubowe zawierają pasowane śruby. Elementy pośrednie stanowią podkładki sprężyste. Nakrętki złącz śrubowych przylegają do elementów pośrednich, zaś śruby złącz śrubowych są oparte swoimi łbami każdorazowo na podkładce, która ma wybranie w obszarze zetknięcia z profilem stalowym i przylega do stalowych profilowych prętów kratowych poza kruchymi strefami brzegowymi otworów śrubowych.

3 Wybranie wewnątrz obszaru zetknięcia zapobiega przenoszeniu osiowego naprężenia wstępnego na kruchą strefę brzegową otworu śrubowego i przenosi siłę wstępnego naprężenia na elastyczny, a więc nieuszkodzony obszar prętów kratowych. Dzięki rozwiązaniu według wynalazku przy obciążeniach rozciągających stalowych profilowych prętów kratowych, które występują podczas eksploatacji masztu linii napowietrznej, w sposób znaczący zmniejszają się naprężenia w kruchej strefie brzegowej otworu, co pozwala uniknąć starzenia materiału spowodowanego obciążeniem. Ponadto, dzięki ukształtowaniu elementu pośredniego według wynalazku osiąga się możliwość wyrównania straty siły naprężenia wstępnego śruby dzięki właściwościom pełzania śruby/nakrętki. Wynalazek opiera się na stwierdzeniu, że otwory dla śrub znanych połączeń śrubowych, stalowych profilowych prętów kratowych masztów linii napowietrznych, są w obszarach brzegowych kruche. Kruchość ta jest uwarunkowana sposobem ich wytwarzania, albo powstaje z biegiem czasu. Kruchości te mogą prowadzić do złamań, jeżeli maszt linii napowietrznej, jako całość, na przykład przy wspomnianych skrajnych warunkach pogodowych podczas burzy, ma przejąć obciążenia rozciągające i ściskające, obciążenia skrętne, momenty zginające i obciążenia stosowane do stateczności, z których odpowiednie siły i momenty trafiają do miejsc połączeń. Dotyczy to również sytuacji, gdy połączenia są wykonane jako połączenia śrubowe o wysokim naprężeniu wstępnym. W szczególności należy tu wspomnieć, co następuje: maszty linii napowietrznych ze stalowych profilowych prętów kratowych, są podobnie jak inne stalowe konstrukcje kratowe, wytwarzane z ześrubowanymi elementami złącznymi. Połączenia są wymiarowane na wewnętrzną ścianę otworów. Przy rozciągających obciążeniach prętów profilowych następuje podwyższenie naprężenia odpowiednio do współczynnika karbu w obszarze brzegowym otworu na śrubę. Przy odpowiednio ciągliwym, plastycznym zachowaniu się materiału, może się materiał, przy wysokim obciążeniu, odkształcić miejscowo, tak, że ustali się równomierny rozkład naprężenia w pozostałym przekroju, lub w przekroju netto. Przy materiałach kruchych, lub w obszarach kruchości, szczyty obciążeń nie mogą zostać obniżone, tak, że następuje zmniejszenie nośności. Wynalazek opiera się na stwierdzeniu, że niespodziewane polepszenie sprawności użytkowej i pewności uzyskuje się, jeżeli zostanie zastosowane złącze śrubowe, z wysokim naprężeniem wstępnym, w którym połączenia śrubami lub śrubami pasowanymi mają metalowe elementy typu podkładek śrubowych, które siłę naprężenia wstępnego śrub i/lub śrub pasowanych, przenoszą na obszary profilów stalowych poza kruchymi, lub zagrożonymi kruchością, strefami brzegowymi otworów dla śrub. Należy przy tym zwracać uwagę, że powierzchnia przylegania elementów pośrednich ma być tak zwymiarowana, aby pod wpływem założonej siły wstępnego naprężenia nie został przekroczony zakres elastyczności materiału stalowych profilowych prętów kratowych. Według zalecanej formy wykonania, specjalne znaczenie mają tylko elementy pośrednie ukształtowane jako podkładki sprężyste. Ogólnie biorąc, połączenia ze śrubami, lub ze śrubami pasowanymi mają od strony nakrętki element pośredni, a od strony łba śruby podkładkę, które również są zaopatrzone w wybranie. Elementy pośrednie są umieszczone również od strony łba śruby. Dodatkowo są jak zwykle zastosowane podkładki. Wynalazek można zastosować również do poprzecznie, wykonanych jako konstrukcje kratowe. Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zgodny z wynalazkiem maszt liny napowietrznej ze stalowych profilowych prętów kratowych, wycinkowo, fig. 2 - znacznie powiększony wycinek A przedmiotu z fig. 1, fig. 3 - w ponownym powiększeniu, częściowo w przekroju, wycinek przedmiotu z fig. 2 i fig. 4 - na figurach a, b i c, ukształtowanie elementu pośredniego odbiegające od normy wykonania na fig. 3. Maszt linii napowietrznej 1, którego dotyczą figury, jest zbudowany ze stalowych profilowych prętów kratowych 2. Jest on stosowany w związku z przesyłaniem i rozdzielaniem energii elektrycznej. Stalowe profilowe pręty kratowe 2 są wzajemnie połączone w miejscach złączeń 3. Do konstrukcji kratowej należą tzw. słupy narożne 4 i przekątne 5, oraz części konstrukcyjne w poprzecznicach. Na fig. 2 i 3 widać, że stosowane są specjalne, wstępnie wysoko naprężone złącza śrubowe 6 ze śrubami i/lub z pasowymi śrubami 7 o wysokiej wytrzymałości, które są wymiarowane na wewnętrzną powierzchnię ścianek otworów i na zadane konstrukcyjnie wstępne

4 naprężenie. Złącza śrubowe 6 znajdują się w miejscach połączeń stalowych profilowych prętów kratowych 2 w maszcie linii napowietrznej 1. Otwory śrubowe 8 w miejscach połączeń w strefach brzegowych 9 otworów śrubowych, z przedstawionych powodów są kruche, lub są narażone na kruchość. Układ jest tak rozwiązany, że połączenie ze śrubami i/lub z pasowanymi śrubami 7 zawiera metalowe elementy pośrednie 10 typu podkładek, które siłę naprężenia wstępnego śrub, lub pasowanych śrub 7 przenoszą na zewnątrz kruchych obszarów profilów stalowych, lub narażonych na kruchość obszarów w strefach brzegowych 9 otworów śrubowych. Dla uwydatnienia tego, na fig. 3 element pośredni 10 został przedstawiony w przekroju. Złącza śrubowe 6 z wysokim naprężeniem wstępnym są tu specjalnie opracowane, a mianowicie tak, że powierzchnia przyłożenia elementów pośrednich 10 jest tak zwymiarowana, że pod wpływem danej siły wstępnego naprężenia, zakres elastyczności materiału stalowych profilowych prętów kratowych, nie zostaje opuszczony. Elementy pośrednie 10 mają w obszarze otworu, ponad kruchymi albo narażonymi na kruchość strefami brzegowymi 9 otworu śrubowego w stalowych profilowych prętach kratowych 2, wybranie 11, rozciągające się poza te kruche, lub narażone na kruchość strefy brzegowe 9. W przykładzie wykonania elementy pośrednie 10 są ukształtowane jako podkładki sprężyste. Na fig. 3 widać, że śruby 7 od strony łba śruby, naprzeciwko elementu pośredniego 10, mają podkładkę 12. Może ona, podobnie jak element pośredni, mieć wybranie ponad kruchymi lub narażonymi na kruchość strefami brzegowymi 9 otworów śrubowych w stalowych profilowych prętach kratowych 2. Wynalazek uwzględnia fakt, że w masztach linii napowietrznych, strefy brzegowe 9 otworów śrubowych podlegają wysokim i krytycznym obciążeniom. Według wynalazku osiąga się odciążenie kruchych lub narażonych na kruchość stref brzegowych 9 otworów śrubowych przez odporne na poślizg, według zadanych warunków konstrukcyjnych, wstępnie naprężone złącza, które są utworzone ze śrub o wysokiej wytrzymałości, lub śrub pasowanych 7 o wysokiej wytrzymałości. W normie DIN VDE 0210 są wymienione odpowiednie śruby. Wymieniony element pośredni 10 powoduje powiększenie powierzchni przylegania i w rezultacie zmniejsza nacisk powierzchniowy, wytworzony przez śruby 7 ze wstępnym naprężeniem. Wymienione wybranie 11 w obszarze otworu elementu pośredniego 10 zapobiega przenoszeniu tych osiowych sił wstępnego naprężenia na kruche lub narażone na kruchość strefy brzegowe 9 otworów śrubowych. Wskutek tego naprężenia w tym obszarze, zwłaszcza przy obciążeniach rozciągających stalowych profilowych prętów kratowych 2, zostają zredukowane. Na takie obciążenia rozciągające narażone są maszty linii napowietrznych 1 i w praktyce takie obciążenia rozciągające są nieuniknione. Element pośredni 10 na fig. 3 może być wykonany jako okrągły. Na fig. 4a, b i c, pokazano natomiast element pośredni 10, jako podkładkę czworokątną. Ponadto na fig. 3 uwidoczniono podkładkę 12, która m ą pokazany tam przekrój.

5 Fig.2

6 Fig.3

7 Fig.4

8 F ig.1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.