DE19922120A1 - Support structure for an overhead line system - Google Patents
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Abstract
Eine Tragkonstruktion für eine Oberleitungsanlage, wobei die Tragkonstruktion wenigstens ein Profilteil (1-5) und wenigstens eine am Profilteil (1-5) befestigte Armatur (10, 11) umfaßt, weist dadurch, daß das Profilteil (1-5) aus einer Aluminiumbasislegierung besteht und die Armatur (10, 11) aus einer Kupferbasislegierung mit einem Zusatz von mindestens 3 Gew.-% Aluminium gefertigt ist, eine höhere Lebensdauer auf.A support structure for an overhead line system, the support structure comprising at least one profile part (1-5) and at least one fitting (10, 11) attached to the profile part (1-5), characterized in that the profile part (1-5) is made of an aluminum-based alloy and the armature (10, 11) is made of a copper-based alloy with an addition of at least 3% by weight of aluminum, has a longer service life.
Description
Die Erfindung betrifft eine Tragkonstruktion für eine Ober leitungsanlage, wobei die Tragkonstruktion wenigstens ein Profilteil und wenigstens eine am Profilteil befestigte Arma tur umfaßt.The invention relates to a supporting structure for an upper line system, wherein the support structure at least one Profile part and at least one arm attached to the profile part tur includes.
Die bekannten Tragkonstruktionen sind an Masten oder an Bau werken befestigt. Zu den Profilteilen, die als Rohre oder Stäbe ausgebildet sind, zählen z. B. Spitzenrohre, Ausleger rohre und Kragarme sowie Stützrohre und Seitenhalter. Die Profilteile der Tragkonstruktionen sind durch Armaturen, wie z. B. Abzughalter und Gelenkhaken, miteinander verbunden. Die isolierte Befestigung der Profilteile am Mast bzw. am Bauwerk erfolgt über Isolatoren, die ebenfalls über Armaturen sowohl mit dem Mast bzw. dem Bauwerk als auch mit den Profilteilen verbunden sind.The known supporting structures are on masts or on construction works attached. To the profile parts, which as tubes or Rods are formed include z. B. tip tubes, boom tubes and cantilever arms as well as support tubes and side brackets. The Profile parts of the supporting structures are through fittings, such as e.g. B. trigger holder and articulated hook connected together. The Insulated fastening of the profile parts to the mast or to the structure is done via insulators, which also have fittings both with the mast or the structure as well as with the profile parts are connected.
Die Profilteile einer derartigen Tragkonstruktion werden i. a. aus Aluminium gefertigt. Üblich ist hier die Legierung DIN1725-AlMgSi1. Diese Legierung enthält 0,7 bis 1,3 Gew.-% (Gewichtsprozente) Silizium (Si), 0,6 bis 1,2 Gew.-% Magnesi um (Mg) sowie 1,7 bis 2,3 Gew.-% weitere Legierungselemente. Basiselement der Legierung ist Aluminium (A1) mit einem An teil von 95,2 bis 97 Gew.-%. Eine derartige Legierung wird deshalb auch als Aluminiumbasislegierung bezeichnet. Diese Profilteile werden in den bekannten Fällen mit Armaturen aus einer Aluminiumlegierung (Aluminiumarmaturen) verbunden.The profile parts of such a supporting structure are i. a. made of aluminum. The alloy is common here DIN1725-AlMgSi1. This alloy contains 0.7 to 1.3% by weight (Weight percent) silicon (Si), 0.6 to 1.2 wt% magnesi um (Mg) and 1.7 to 2.3 wt .-% further alloying elements. The base element of the alloy is aluminum (A1) with an An part of 95.2 to 97 wt .-%. Such an alloy will therefore also referred to as aluminum-based alloy. This Profile parts are made with fittings in the known cases an aluminum alloy (aluminum fittings) connected.
Bei gegossenen Aluminiumarmaturen wird die Legierung DIN1725- G-AlSi7Mg -wa (warmausgehärteter Sandguß) oder die Legierung DIN1725-GK-AlSi7Mg-wa (warmausgehärteter Kokillenguß) verwen det. Diese Legierungen enthalten 6,5 bis 7,5 Gew.-% Silizium (Si), 0,25 bis 0,45 Gew.-% Magnesium (Mg) und maximal 0,7 Gew.-% weitere Legierungselemente. Basiselement dieser Legie rung ist wiederum Aluminium, und zwar mit einem Anteil von 91,35 bis 93,25 Gew.-%.For cast aluminum fittings, the alloy DIN1725- G-AlSi7Mg -wa (thermoset sand casting) or the alloy Use DIN1725-GK-AlSi7Mg-wa (thermoset permanent mold casting) det. These alloys contain 6.5 to 7.5% by weight of silicon (Si), 0.25 to 0.45% by weight of magnesium (Mg) and a maximum of 0.7 % By weight of further alloying elements. Basic element of this alloy is aluminum, with a share of 91.35 to 93.25% by weight.
Gesenkgeschmiedete Armaturen werden aus der Legierung DIN1725-AlMgSi1 gefertigt. Diese Legierung enthält 0,7 bis 1,3 Gew.-% Silizium (Si), 0,6 bis 1,2 Gew.-% Magnesium (Mg) sowie 1,7 bis 2,3 Gew.-% weitere Legierungselemente. Basi selement der Legierung ist Aluminium (A1) mit einem Anteil von 95,2 bis 97 Gew.-%. Aluminiumarmaturen haben eine relativ geringe Härte. Die Brinellhärte der ausgehärteten Aluminium legierungen beträgt 75 bis 115. Insbesondere an der Verbin dung zwischen dem am Stützrohr befestigten Abzughalter und dem Gelenkhaken des Seitenhalters kommt es hierdurch zu einem erhöhten Verschleiß, der dadurch verursacht wird, daß der Seitenhalter beim Befahren des Fahrdrahtes durch die Schleif leiste eines Stromabnehmers Vertikalschwingungen ausführt, die an der Stelle, an der der Gelenkhaken in der Öse des Ab zughalters anliegt, zu verstärkter Materialabtragung am Ge lenkhaken und an der Öse des Abzughalters führt. Weiterhin ist eine korrosive Schädigung von Aluminiumarmaturen durch salzhaltige Luft in küstennahen Bereichen möglich. Es ist deshalb sinnvoll, die Armaturen von Auslegern aus einem Werk stoff herzustellen, der verschleißfester und korrosionsbe ständiger ist als Aluminium.Drop-forged fittings are made from the alloy DIN1725-AlMgSi1 manufactured. This alloy contains 0.7 to 1.3% by weight silicon (Si), 0.6 to 1.2% by weight magnesium (Mg) and 1.7 to 2.3% by weight of further alloying elements. Basi The element of the alloy is aluminum (A1) with a proportion from 95.2 to 97% by weight. Aluminum fittings have a relative low hardness. The Brinell hardness of the hardened aluminum alloys is 75 to 115. Especially at the joint between the trigger holder attached to the support tube and this results in the articulated hook of the side holder increased wear caused by the fact that the Side holder when driving over the contact wire through the grinding bar of a pantograph executes vertical vibrations, at the point where the articulated hook in the eye of the Ab tension holder is present, for increased material removal on the Ge steering hook and on the eye of the trigger holder. Farther is corrosive damage to aluminum fittings salty air possible in coastal areas. It is therefore it makes sense to use the armature of booms from one plant to produce fabric that is more wear-resistant and corrosion-resistant is more permanent than aluminum.
Eine gebräuchliche Alternative zu Armaturen aus Aluminium sind Armaturen aus verzinktem Temperguß (GTW). Üblich ist hier der Werkstoff DIN1692-GTW40-05. Die Brinellhärte dieses Werkstoffes beträgt 220. GTW-Armaturen sind deshalb wesent lich verschleißärmer als Armaturen aus Aluminium. Temperguß ist jedoch nach Abtrag der Zinkschicht erhöhter Korrosion ausgesetzt.A common alternative to fittings made of aluminum are fittings made of galvanized malleable cast iron (GTW). Is common here the material DIN1692-GTW40-05. The Brinell hardness of this Material is 220. GTW fittings are therefore essential less wear and tear than fittings made of aluminum. Malleable cast iron is, however, increased corrosion after the zinc layer has been removed exposed.
Weiterhin ist es bekannt, Armaturen aus einer Kupferbasisle gierung (CuAl-Legierung) auf Profilteile aus Kunststoff, bei spielsweise GFK-Stäbe, zu montieren. CuAl-Armaturen sind här ter und korrosionsbeständiger als Aluminiumarmaturen. So hat z. B. der Werkstoff CuAl9Fe3 eine Brinellhärte von 170 bis 180. Diese GFK-Stäbe weisen jedoch einen geringeren Elastizi tätsmodul als Aluminium-Profilteile auf. Dies führt dazu, daß die Tragkonstruktion eine geringere Steifigkeit besitzt und deshalb eine stärke Durchbiegung auftritt.Furthermore, it is known to make fittings from a copper base alloy (CuAl alloy) on plastic profile parts, at for example GRP rods. CuAl fittings are hard ter and more corrosion-resistant than aluminum fittings. So had e.g. B. the material CuAl9Fe3 a Brinell hardness of 170 to 180. However, these GRP rods have a lower elasticity module as aluminum profile parts. This leads to the supporting structure has a lower rigidity and therefore a strong deflection occurs.
Unter dem Begriff "Basislegierung" versteht man eine Legie rung, bei der die atomistische Struktur durch das Basisele ment (z. B. Aluminium oder Kupfer) vorgegeben ist. Die als Zusatz vorgesehenen Elemente sind in der Basismatrix gelöst oder als weitere Phase ausgeschieden, wobei die weitere Phase den geringeren Volumenanteil hat.The term "base alloy" means an alloy tion in which the atomistic structure is based on the basic element ment (e.g. aluminum or copper). As Additional elements provided are solved in the basic matrix or excreted as a further phase, the further phase has the lower volume fraction.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Tragkonstruk tion zu schaffen, die gegenüber den bekannten Tragkonstruk tionen eine höhere Lebensdauer aufweist.The object of the present invention is to provide a supporting structure tion to create, compared to the known support structure ions has a longer service life.
Die Aufgabe wird bei einer Tragkonstruktion gemäß dem Oberbe griff von Anspruch 1 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprü chen.The task is in a supporting structure according to the Oberbe handle of claim 1 by the features in the characterizing Part of this claim solved. Advantageous configurations the invention are the subject of further claims chen.
Die erfindungsgemäße Tragkonstruktion umfaßt wenigstens ein Profilteil und wenigstens eine am Profilteil befestigte Arma tur, wobei das Profilteil aus einer Aluminiumbasislegierung besteht und die Armatur aus einer Kupferbasislegierung mit einem Zusatz von mindestens 3 Gew.-% Aluminium gefertigt ist.The support structure according to the invention comprises at least one Profile part and at least one arm attached to the profile part tur, wherein the profile part made of an aluminum-based alloy and the valve is made of a copper-based alloy an addition of at least 3 wt .-% aluminum is made.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei einer Kombi nation einer Kupferbasislegierung mit einer Aluminiumbasisle gierung - entgegen der bisherigen Annahme - bei dem aus einer Aluminiumbasislegierung gefertigten Profilteil keine elektro chemische Korrosion auftritt, falls der Kupferbasislegierung, aus der die Armatur gefertigt ist, wenigstens 3 Gew.-% Alumi nium beigemischt sind. The invention is based on the knowledge that in a station wagon nation of a copper base alloy with an aluminum base government - contrary to the previous assumption - in the case of a Aluminum base alloy manufactured profile part no electro chemical corrosion occurs if the copper base alloy, from which the fitting is made, at least 3% by weight of aluminum are added.
Bisher wurde davon ausgegangen, daß es bei Kombination von Kupferbasislegierungen mit Aluminium und Anwesenheit eines Elektrolyten (z. B. Regenwasser) zu einer erhöhten Materialab tragung beim Aluminium kommt, die bis zur vollständigen Mate rialauflösung führen kann. Grund hierfür ist der hohe Unter schied der elektrochemischen Potentiale. Das unedlere Metall - bei dieser Kombination also Aluminium - geht in Lösung. Diesen Effekt nennt man "elektrochemische Korrosion". Bei dieser Kombination müßte das Aluminium-Bauteil durch elektro chemische Korrosion aufgelöst werden. Aus diesem Grund werden im Oberleitungsbau bis heute keine CuAl-Armaturen auf Alumi nium-Profilteilen befestigt.So far it was assumed that when combining Copper based alloys with aluminum and the presence of a Electrolytes (e.g. rainwater) to an increased material The aluminum comes up to the full mate rial resolution can lead. The reason for this is the high sub differentiated the electrochemical potentials. The base metal - with this combination, aluminum - goes into solution. This effect is called "electrochemical corrosion". At this combination would have the aluminum component by electro chemical corrosion can be resolved. For this reason to date, no CuAl fittings on aluminum in overhead line construction nium profile parts attached.
Es hat sich jedoch herausgestellt, daß Kupferbasislegierun gen, denen mindestens 3 Gew.-% Aluminium zugesetzt wird (im folgenden als CuAl-Legierungen bezeichnet), an der Oberfläche eine fast kupferfreie Al2O3-Schutzschicht bilden. Grund hier für ist die hohe Affinität des Aluminiums zu Sauerstoff. Alu miniumbasislegierungen weisen an der Oberfläche ebenfalls ei ne Al2O3-Schicht auf. Die Oberflächen von CuAl-Legierungen und Aluminiumbasislegierungen haben somit etwa gleiche elek trochemische Potentiale.However, it has been found that copper-based alloys to which at least 3% by weight of aluminum is added (hereinafter referred to as CuAl alloys) form an almost copper-free protective layer of Al 2 O 3 on the surface. The reason for this is the high affinity of aluminum for oxygen. Aluminum-based alloys also have an Al 2 O 3 layer on the surface. The surfaces of CuAl alloys and aluminum-based alloys therefore have roughly the same electrochemical potentials.
Befestigt man also eine Armatur aus einer CuAl-Legierung auf einem Profil aus einer Aluminiumbasislegierung, so tritt kei ne elektrochemische Korrosion auf.So you attach a fitting made of a CuAl alloy a profile made of an aluminum-based alloy, so kei electrochemical corrosion.
Als besonders vorteilhaft hat sich die Kombination eines Pro filteils aus der Legierung DIN1725-AlMgSi1 (Anspruch 3) mit einer CuAl-Armatur aus der Legierung CuAl9Fe3 (Anspruch 4) erwiesen. Die Legierung CuAl9Fe3 enthält 8,5 bis 11,0 Gew.-% Aluminium, 2,0 bis 4,0 Gew.-% Eisen sowie 0 bis 6,25 Gew.-% weitere Legierungselemente. Basiselement der Legierung ist Kupfer (Cu) mit einem Anteil von 78,75 bis 89,5 Gew.-%. Ein entsprechender Langzeittest bei Aluminiumrohren führte zu keinerlei korrosiven Schädigungen dieser Profilteile. The combination of a Pro has proven to be particularly advantageous part made of the alloy DIN1725-AlMgSi1 (claim 3) with a CuAl armature made of the alloy CuAl9Fe3 (claim 4) proven. The alloy CuAl9Fe3 contains 8.5 to 11.0% by weight Aluminum, 2.0 to 4.0% by weight iron and 0 to 6.25% by weight further alloying elements. Base element of the alloy is Copper (Cu) in a proportion of 78.75 to 89.5% by weight. On Corresponding long-term test with aluminum pipes led to no corrosive damage to these profile parts.
Möglich ist damit z. B. die Ausführung eines Aluminium- Seitenhalters mit einem CuAl-Gelenkhaken. Als Profilteil wird für den Seitenhalter derzeit ein Aluminium-Rechtkantrohr aus der Legierung DIN1725-AlMgSi1 verwendet. In diesem Rechtkant rohr kann ein CuAl-Gelenkhaken aus der Legierung CuAl9Fe3 vernietet werden. Weiterhin kann der jetzige Aluminium- Abzughalter gegen einen CuAl-Abzughalter aus der Legierung CuAl9Fe3 ersetzt werden. Durch die höhere Härte der Bauteile wird der Verschleiß an der Öse des Abzughalters und am Ge lenkhaken wesentlich verringert.It is possible for. B. the execution of an aluminum Side holder with a CuAl articulated hook. As a profile part an aluminum rectangular tube is currently made for the side bracket the alloy DIN1725-AlMgSi1 is used. In this square a CuAl articulated hook made of the alloy CuAl9Fe3 riveted. Furthermore, the current aluminum Trigger holder against a CuAl trigger holder made of the alloy CuAl9Fe3 to be replaced. Due to the higher hardness of the components the wear on the trigger holder eyelet and on the Ge steering hook significantly reduced.
Im Rahmen der Erfindung ist der Ersatz sämtlicher Alumini umarmaturen eines Auslegers durch CuAl-Armaturen möglich. Ne ben einer erhöhten Verschleißfestigkeit werden darüber hinaus auch Korrosionsschäden an den Armaturen, wie sie in küstenna hen Bereichen auftreten können, durch die Verwendung von CuAl-Armaturen eliminiert.In the context of the invention, the replacement of all alumini re-arming of a boom is possible using CuAl fittings. No ben increased wear resistance are also also corrosion damage to the fittings, as in coastal areas hen areas can occur by using CuAl fittings eliminated.
Die erfindungsgemäße Tragkonstruktion wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungs beispiels näher erläutert.The supporting structure according to the invention is described below an embodiment shown schematically in the drawing example explained in more detail.
Wesentliche Elemente der in der Zeichnung dargestellten Trag konstruktion sind ein Auslegerrohr 1 mit einem Spitzenrohr 2 und einem Stützrohr 3 sowie einem Seitenhalter 4, wobei der Seitenhalter 4 mit seinem freien Ende über eine nicht näher bezeichnete Armatur am Auslegerrohr befestigt ist. Weiterhin sind das Auslegerrohr 1 und das Spitzenrohr 2 durch eine Dia gonalstrebe 5 miteinander verbunden. Die Profilteile 1 bis 5 sind als Rundprofile ausgebildet und aus einer Aluminiumba sislegierung, vorzugsweise aus der Legierung DIN1725-AlMgSi1, gefertigt. Diese Legierung enthält 0,7 bis 1,3 Gew.-% Silizi um (Si), 0,6 bis 1,2 Gew.-% Magnesium (Mg) sowie 1,7 bis 2,3 Gew.-% weitere Legierungselemente. Der Anteil des Basisele mentes Aluminium (Al) beträgt 95,2 bis 97 Gew.-%. Essential elements of the supporting structure shown in the drawing are a boom tube 1 with a tip tube 2 and a support tube 3 and a side holder 4 , the side holder 4 being attached to the boom tube with its free end by means of an unspecified fitting. Furthermore, the boom pipe 1 and the tip rod 2 are gonalstrebe by a slide 5 are connected together. The profile parts 1 to 5 are designed as round profiles and made of an aluminum base alloy, preferably of the alloy DIN1725-AlMgSi1. This alloy contains 0.7 to 1.3% by weight of silicon (Si), 0.6 to 1.2% by weight of magnesium (Mg) and 1.7 to 2.3% by weight of further alloy elements. The proportion of the base element aluminum (Al) is 95.2 to 97% by weight.
Das Auslegerrohr 1 und das Spitzenrohr 2 sind jeweils über einen Isolator 6 bzw. 7 an einem in der Zeichnung nur strich punktiert dargestellten Mast 8 befestigt.The boom tube 1 and the tip tube 2 are each attached via an insulator 6 or 7 to a mast 8 shown in dash-dotted lines in the drawing.
Der Seitenhalter 4 trägt an seinem freien Ende eine Fahr drahtklemme 9 und ist über einen Gelenkhaken 10 und einen Ab zughalter 11 mit dem Stützrohr 3 beweglich verbunden. Hierzu ist einerseits der Gelenkhaken 10 an einem Ende des Seiten halters 4 zumindest kraftschlüssig befestigt. Andererseits ist der Abzughalter 11 mittels einer Bügelschraube 12 am Stützrohr kraftschlüssig gehalten. Der Gelenkhaken 10 greift mit seinem freien Ende 13 in die Öse 14 des Abzugshalters 11 ein. Dadurch wird sowohl eine begrenzte horizontale als auch eine begrenzte vertikale Beweglichkeit des Seitenhalters 4 gegenüber dem Stützrohr 3 erzielt.The side holder 4 carries at its free end a driving wire clamp 9 and is movably connected to the support tube 3 via an articulated hook 10 and a tension holder 11 . For this purpose, the hinge hook 10 is at least one non-positively attached to one end of the side holder 4. On the other hand, the trigger holder 11 is held non-positively on the support tube by means of a bow screw 12 . The free end 13 of the articulated hook 10 engages in the eyelet 14 of the trigger holder 11 . As a result, both a limited horizontal and a limited vertical mobility of the side holder 4 relative to the support tube 3 is achieved.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Tragkonstruktion ist das Stützrohr 3 außerdem über einen Stützrohrhänger 15 (Seil aus Edelstahl) am Auslegerrohr 1 befestigt. Weiterhin weist die Tragkonstruktion eine Windsicherung 16 (Draht aus Edel stahl) auf, durch die der Seitenhalter 4 im Bereich der Fahr drahtklemme 9 mit dem Stützrohr 3 verbunden ist.In the embodiment illustrated in the drawing, the support structure, the support tube 3 is also fixed via a supporting hanger 15 (rope made of stainless steel) on the boom pipe. 1 Furthermore, the support structure has a wind safety device 16 (wire made of stainless steel) through which the side holder 4 in the area of the travel wire clamp 9 is connected to the support tube 3 .
Die Armaturen 10 und 11 bestehen aus einer Kupferbasislegie rung, vorzugsweise aus der Legierung CuAl9Fe3. Die Legierung CuAl9Fe3 enthält 8,5 bis 11,0 Gew.-% Aluminium, 2,0 bis 4,0 Gew.-% Eisen sowie 0 bis 6,25 Gew.-% weitere Legierungsele mente. Der Anteil des Basiselementes Kupfer (Cu) beträgt 78,75 bis 89,5 Gew.-%.The fittings 10 and 11 consist of a copper-based alloy, preferably of the CuAl9Fe3 alloy. The alloy CuAl9Fe3 contains 8.5 to 11.0% by weight of aluminum, 2.0 to 4.0% by weight of iron and 0 to 6.25% by weight of further alloying elements. The proportion of the base element copper (Cu) is 78.75 to 89.5% by weight.
Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, daß die Endarma turen 17 und 18 des Isolators 6 und die Endarmaturen 19 und 20 des Isolators 7 aus einer Kupferbasislegierung mit minde stens 3 Gew.-% Aluminium bestehen.In the context of the invention, it is also possible that the end armatures 17 and 18 of the insulator 6 and the end fittings 19 and 20 of the insulator 7 consist of a copper-based alloy with at least 3% by weight of aluminum.
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| DE29501520U1 (en) * | 1995-02-01 | 1995-04-13 | Hoechst CeramTec AG, 95615 Marktredwitz | Boom as a base for a catenary |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| DIES, Dr.-Ing Karl: Kupfes und Kupfeslegierungen in der Technik, Springer-Verlag Berlin u.a., 1976, S. 429-466 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| RU2369493C1 (en) * | 2008-04-25 | 2009-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный университет путей сообщения" (УрГУПС) | Fixture component of contact system |
| DE102021109719A1 (en) | 2021-04-17 | 2022-10-20 | Furrer & Frey Ag | Contact wire of a conductor rail and conductor rail |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8131 | Rejection |