间隔棒及间隔棒的设计方法

间隔棒及间隔棒的设计方法
【专利摘要】本发明提供一种间隔棒及间隔棒的设计方法，所述间隔棒减轻输电线产生次档距振动时作用于被夹持部分的外力。间隔棒(1)具备：分别独立地夹持多条输电线(10)的多个线夹(2)，在被各线夹夹持的输电线保持间隔的状态下支撑各线夹的支撑体(3)及连接线夹和支撑体并使线夹相对于支撑体可动的连接体(4)；连接体具备设置于支撑体上的框体(41)，可自由旋转地嵌合于框体上并具有多个凸部(42b)的轴体(42)及设置于框体和轴体之间的弹性体(43)；凸部中与轴体轴线方向正交的截面在该轴线方向上形状大致相同，具备将线夹连接到轴体的规定位置上的销。
【专利说明】
间隔棒及间隔棒的设计方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种间隔棒及间隔棒的设计方法，其对多条输电线保持间隔并夹持以免其互相接触。
【背景技术】
[0002]多导体输电线中，为了防止输电线之间碰撞造成损伤，一般采用间隔棒作为间隔体。然而，间隔棒间的输电线有时会由于风而产生低频率、相对较大振幅的自激振动即次档距振动，会导致输电线及间隔棒损伤。
间隔棒具备:分别独立地夹持各输电线的多个线夹，以保持规定间隔的状态对各线夹进行支撑的支撑体及连接线夹和支撑体的连接体。
连接体由箱状连接部构成，箱状连接部是由两端具有该连接部一半部分的多个棒状体组合而成，弹性体卡合于凹部。输电线振动的能量可以被弹性体的弹性变形所吸收(例如，参照专利文献I)。
现有技术文献专利文献
[0003]专利文献I:日本专利实公昭59-1382号公报

【发明内容】

(一)要解决的技术问题
[0004]但是，在外力作用于输电线时，线夹沿线路方向不可动，无法跟随电线的移动而移动，因此，上述连接体无法释放相关力，会有较大的力作用于输电线的被夹持部分，可能会导致线夹破损。
[0005]本发明鉴于上述课题开发而成，其目的在于提供一种间隔棒及间隔棒的设计方法，在输电线产生次档距振动时，可减轻作用于被夹持部分的外力。
(二)技术方案
[0006]为了解决上述课题，本发明涉及一种间隔棒，其具备:分别独立地夹持多条输电线的多个线夹，在被各线夹夹持的输电线保持间隔的状态下支撑各线夹的支撑体及连接所述线夹和所述支撑体并使所述线夹相对于所述支撑体可动的连接体;其特征在于，所述连接体具备设置于所述支撑体上的框体，可自由旋转地嵌合于所述框体上并具有多个凸部的轴体及设置于所述框体和所述轴体之间的弹性体;所述凸部中与所述轴体轴线方向正交的截面在该轴线方向上形状大致相同，具备将所述线夹连接到所述轴体的规定位置上的销。
[0007]此外，优选所述轴体具有绕轴线而设置的多个凸部，邻接的凸部之间设有衬套。
[0008]另外，优选所述框体具有第I收纳部和第2收纳部，第I收纳部绕轴线可自由旋转地收纳所述轴体，第2收纳部和所述第I收纳部连通，并形成于所述第I收纳部的外侧，收纳所述弹性体的一部分。
[0009]此外，优选所述连接体的扭转刚度值为127?180N.m/rad。
[0010]此外，优选所述弹性体由橡胶形成。
[0011 ] 此外，优选所述弹性体的JISa型硬度为62?66。
[0012]本发明涉及一种间隔棒的设计方法，所述间隔棒具备分别独立地夹持多条输电线的多个线夹，在被各线夹夹持的输电线保持间隔的状态下支撑各线夹的支撑体及连接所述线夹和所述支撑体并使所述线夹相对于所述支撑体可动的连接体;所述连接体具备设置于所述支撑体上的框体，可自由旋转地嵌合于所述框体上并具有多个凸部的轴体及设置于所述框体和所述轴体之间的弹性体;所述间隔棒的设计方法特征在于，使所述凸部中与所述轴体轴线方向正交的截面在该轴线方向上形状大致相同，利用销将所述线夹连接到所述轴体的规定位置上，将所述连接体的扭转刚度值设计为127?180N.m/rad。
(三)有益效果
[0013]根据本发明，在输电线产生次档距振动时，可减轻作用于被夹持部分的外力。
【附图说明】
[0014]图1是间隔棒的正视图。
图2是夹持输电线的间隔棒的俯视图。
图3是表示连接体结构的正视图。
图4是连接体的立体图。
图5是轴体的俯视图。
图6是从截面观察连接体的间隔棒部分侧视图。
图7是说明夹持输电线的间隔棒的间隔及输电线振幅的图。
图8是说明线夹偏转角的图。
图9是表示间隔棒的安装间隔和施加于间隔棒的荷重之间的关系的曲线图。
图10是表示线夹偏转角和连接体的扭转刚度值之间的关系的曲线图。
图11是表示从框体收纳部总容积中除去轴体和衬套的体积后间隙容积的示意图。
图12是表示间隙容积在框体收纳部总容积中所占比率和连接部扭转刚度值之间的关系的曲线图。
图13是已有轴体的俯视图。
【具体实施方式】
[0015]以下，参照附图，对本发明的优选实施方式进行说明。另外，以下所示的实施方式仅为一个示例，在本发明的范围中可获取各种实施方式。
[0016]〈间隔棒的结构〉
图1是间隔棒的正视图。图2是夹持输电线的间隔棒的俯视图。图3是表示连接体结构的正视图。间隔棒I分别独立地夹持多条输电线10，以免其互相接触。
间隔棒I具备线夹2、支撑体3及连接体4。
[0017](线夹)
如图1、图2所示，线夹2是夹持输电线10的工具，例如，相对于支撑体3设置有4个。借此，I个间隔棒I便能夹持4条输电线10。另外，线夹2并不仅限于4个，可相应于要夹持的输电线10的条数，自由变更。线夹2例如由铁、铝等金属形成。
[0018]各线夹2具备连接到支撑体3的第I臂部21及连接到该第I臂部21的第2臂部22。在第I臂部21及第2臂部22的前端侧形成有半圆形凹部21a、22a，用于收纳截面为圆形的输电线10。线夹2闭合时，也就是说第2臂部22接近第I臂部21时，各凹部21a、22a彼此相向，可以夹住输电线10。在第I臂部21及第2臂部22上形成有供螺栓B插通的孔21b、22b(参照图3)，在用两臂部21、22夹住输电线10的状态下，使螺栓B插通两臂部21、22，并用螺母N固定，从而可以对夹持输电线10的状态加以维持。第I臂部21和第2臂部22通过螺栓B及螺母N连接，因此，可以根据输电线10的粗度，改变螺母N相对于螺栓B的固定位置。
[0019](支撑体)
如图1、图2所示，支撑体3是支撑线夹2的工具，例如，为了对4个线夹2进行支撑，形成为正视时为十字形。也就是说，支撑体3具有一个中心部31及延伸部32，该延伸部32相对于该中心部31，沿4个方向呈放射状延伸，相互邻接的延伸部32其延伸方向正交。该结构用于确保各输电线10之间的最大距离。支撑体3例如由铁、铝等金属形成。
[0020](连接体)
图4是连接体的立体图。图5是轴体的俯视图。图6是从截面观察连接体的间隔棒部分侧视图。
如图3?图5所示，连接体4设置于各支撑体3的延伸部32的前端。将连接体4设计为扭转刚度值为127?180N.m/rad。连接体4具备:设置于支撑体3上的框体41，可自由旋转地嵌合于框体41上的轴体42及设置于框体41和轴体42之间的衬套43。
[0021]如图3、图4所示，框体41例如由铁、铝等金属形成，在支撑体3的延伸部32的前端，和支撑体3形成为一体。当然，并不一定需要将框体41和支撑体3形成为一体，也可以分别独立地形成支撑体3和框体41，利用固定件对两者连接即可。框体41上形成有第I收纳部41a，其绕轴线可自由旋转地收纳轴体42。具体而言，第I收纳部41a是形成于框体41上的开口面为圆形的贯通孔，以沿与支撑体3的延伸部32的延伸方向正交的方向贯通的方式形成。框体41中，在第I收纳部41a的外侧形成有第2收纳部41b，用于收纳衬套43的一部分。第2收纳部41b连通至第I收纳部41a，呈圆弧状向外侧突出。从第I收纳部41a的中心轴线来看，间隔90°形成第2收纳部41b，使穿过第2收纳部41b的宽度方向中心的直线在第I收纳部41a的中心轴线上正交。
[0022]如图3?图5所示，轴体42例如由铁、铝等金属形成，正视时大致形成为十字形。轴体42可自由旋转地收纳于框体41上所形成的第I收纳部41a中。轴体42具有作为旋转轴的圆柱状芯材42a及沿该芯材42a的圆周方向等间隔地设置的凸部42b。
在芯材42a的中心(旋转轴心)，形成有供螺栓B2插通的孔，螺栓B2穿过该孔，利用螺母N2，和线夹2固定。
凸部42b沿芯材42a的径向，向外侧延伸，以朝向前端，宽度逐渐变小的方式形成。从芯材42a的中心轴线来看，间隔90°形成凸部42b，使穿过凸部42b的宽度方向中心的直线和芯材42a的中心轴线正交。凸部42b形成为从轴体42的轴线方向一端到另一端，宽度相同。也就是说，凸部42b形成为:与轴体42的轴线方向正交的横截面在轴体42的轴线方向的任一位置处形状都相同。在凸部42b的轴线方向两端部，设置有在连接线夹2时用于定位的销42c。销42c可以和凸部42b形成为一体，也可以独立地形成。因此，如图6所示，轴体42通过线夹2夹住其轴线方向两端部，此时，销42c插通线夹2。并且，从一线夹2插入螺栓B2，插通轴体42及另一线夹2后，从另一线夹2侧，利用螺母N2，和螺栓B2固定。从而可以连接线夹2和支撑体3。
[0023 ]如图3、图4、图6、图8的结构、动作所示，衬套43是用于使连接部4具有弹性效应、衰减效应(阻尼效应)者。衬套43例如由橡胶等可自由弹性变形的材料(弹性体)形成，形成为圆柱状。衬套43优选例如在20°C的环境下JIS标准的a型硬度(JIS K6301-1975)为62?66范围内的橡胶材料，尤其优选同一标准的硬度为64者。衬套43设置在被框体41的第I收纳部41a所收纳的轴体42中邻接的凸部42b之间。因此，衬套43的设置数量和凸部42b相同。衬套43不仅被收纳于第I收纳部41a中，其一部分还被收纳于第2收纳部41b中。也就是说，由于衬套43被收纳于第2收纳部41b中，因此，抑制了轴体42的自由旋转。
[0024]〈连接体的扭转刚度值的计算方法(间隔棒的设计方法)>
接着，对上述间隔棒I中连接体4的扭转刚度值的计算方法进行说明。另外，在以下说明中，位移、荷重的测定值是基于IEC618547.5.5Characterisat1n of the elastic anddamping properties A)stiffness-damping method中规定的刚度衰减试验而测定的值。基于通过输电线10的振动而产生的力，计算出连接体4要求具备的扭转刚度值。
例如，如图7所示，将夹持输电线1的间隔棒I的安装间隔设为70m，如图8所示，以自然状态(沿支撑体3的延伸部32的延伸方向的状态)为基准，将线夹2的偏转角(可动角)设为土9.6°，计算扭转刚度值的下限值。
在间隔棒I之间，输电线产生振动时，如果将邻接的输电线不接触的最大单振幅设为100mm，则施加于间隔棒I的荷重F可以通过以下公式(I)计算。
F =入2X (A/1000).Ji.T.g/Ll...(I)
这里，
F:施加于间隔棒的荷重(N)，
A:单振幅(10mm)，
LI:邻接的间隔棒之间的间隔(m)，
JT:圆周率，
T:&*(2525kgf)，
区:重力加速度(111/86(32)。
图9是表示由上述公式(I)计算出的间隔棒I的安装间隔LI和施加于间隔棒I的荷重F之间的关系的曲线图，间隔棒I的安装间隔LI为70m时，施加于间隔棒I的荷重为157N。
[0025]施加于间隔棒I的荷重为上述157N时，扭转刚度值G可以通过施加转矩时的旋转角计算得出，因此，如果将邻接的线夹2夹持输电线10的夹持部间距离设为450mm，则可以通过以下公式(2)计算。
G = FXL2/9...⑵
这里，
G:连接体的扭转刚度值(N.m/rad)，
F:施加于间隔棒的荷重(157N)，
L2:从被夹持的输电线的中心到轴体的旋转轴心为止的距离(0.135m)，
Θ:线夹的偏转角(rad)。
图10是表示线夹2偏转角和连接体4的扭转刚度值之间的关系的图。
线夹2的偏转角为±9.6°时扭转刚度值为127N.m/rad。根据IEC标准，扭转刚度值的偏差最多容许±20%，线夹2的偏转角为±9.6°时，作为扭转刚度值-20%也不会低于127N.m/rad的扭转刚度值，优选将160N.m/rad定为设计值。
[0026]为了使间隔棒I满足作为设计值的扭转刚度值160N.m/rad，如上所述，在连接体4中使用橡胶制衬套43，使线夹2具有衰减效应。
图11是表示从形成于框体41上的第I收纳部41a及第2收纳部41b的容积中，除去轴体42和衬套43的体积后间隙S的容积的示意图。
如图11所示，通过改变间隙S的容积，可以改变连接体4的扭转刚度值。
图12是表示间隙S的容积在框体41的两收纳部41a、41b总容积中所占比率和扭转刚度值之间的关系的图，是基于通过实验所获得的值，绘制近似线的曲线图。
如图12所示，将扭转刚度值100时的间隙容积设为100%，则达到计算出的扭转刚度值160N.m/rad的间隙S的容积比率为70.4%。
[0027]〈作用、效果〉
根据以上所述的间隔棒I，当输电线10振动时，振动所产生的外力还会作用于对输电线10进行夹持的间隔棒I，但是，通过在连接体4的轴体42的凸部42b之间设置橡胶制衬套43，可以利用衬套43使传递至连接体4的振动衰减。
第2收纳部41b中仅收纳衬套43的一部分，因此，可通过衬套43接触第2收纳部41b的内壁并变形，而对由输电线10传递的振动所产生的外力进行吸收。借此，可以减轻施加于夹持输电线10的线夹2的外力。
此外，轴体42的凸部42b中，与轴体42的轴线方向正交的截面在轴线方向的任一位置处形状都相同。也就是说，凸部42b的前端部沿轴体42的轴线方向，具有固定的宽度。借此，不同于图13所示的已有轴体100的平面形状的凸部101，可以使轴体42的轴线方向两端部上衬套43的推压力小于轴线方向中央部上衬套43的推压力。因此，线夹2容易在图6中的箭头A所示方向移动，线夹2容易跟随输电线10的振动而移动，不会对输电线10施加过度的负载。由于凸部42b的前端部沿轴体42的轴线方向具有固定的宽度，因此，在输电线产生次档距振动时，可有效地减轻作用于被夹持部分的外力。此外，凸部42b的形状简洁，因此，相较于过去，更容易形成凸部42b，也能够降低间隔棒I的制造成本。
通过采用图9、图10、图12的曲线图及公式(1)、公式(2)，基于由输电线10的振动所产生的力，可以计算出连接体4所需要的扭转刚度值，因此，无需像过去那样通过试错法进行设计，可以提尚设计效率。
在间隔棒I的设计中，通过将连接体4的扭转刚度值设为127?180N.m/rad，即便线夹2的偏转角相对较大为9.6°，也能够保持刚度。
通过将形成衬套43的橡胶的JISa型硬度设为62?66，可以吸收输电线10的振动能量，并能降低线夹2的破损。
附图标记说明
[0028]I 间隔棒
2线夹
3支撑体
4连接体 10 输电线41框体
41a第I收纳部
41b第2收纳部
42轴体42a芯材42b凸部
43衬套(弹性体)
【主权项】
1.一种间隔棒，其具备:分别独立地夹持多条输电线的多个线夹，在被各线夹夹持的输电线保持间隔的状态下支撑各线夹的支撑体及连接所述线夹和所述支撑体并使所述线夹相对于所述支撑体可动的连接体;所述间隔棒特征在于， 所述连接体具备设置于所述支撑体上的框体，可自由旋转地嵌合于所述框体上并具有多个凸部的轴体及设置于所述框体和所述轴体之间的弹性体； 所述凸部中与所述轴体轴线方向正交的截面在所述轴线方向上形状大致相同； 具备将所述线夹连接到所述轴体的规定位置上的销。2.根据权利要求1所述的间隔棒，其特征在于，所述轴体具有绕轴线而设置的多个凸部， 邻接的凸部之间设有衬套。3.根据权利要求1或2所述的间隔棒，其特征在于，所述框体具有第I收纳部和第2收纳部，第I收纳部绕轴线可自由旋转地收纳所述轴体，第2收纳部和所述第I收纳部连通，并形成于所述第I收纳部的外侧，收纳所述弹性体的一部分。4.根据权利要求1至3中任一项所述的间隔棒，其特征在于，所述连接体的扭转刚度值为127?180N.m/radο5.根据权利要求1至4中任一项所述的间隔棒，其特征在于，所述弹性体由橡胶形成。6.根据权利要求5所述的间隔棒，其特征在于，所述弹性体的JISa型硬度为62?66。7.—种间隔棒的设计方法，所述间隔棒具备分别独立地夹持多条输电线的多个线夹，在被各线夹夹持的输电线保持间隔的状态下支撑各线夹的支撑体及连接所述线夹和所述支撑体并使所述线夹相对于所述支撑体可动的连接体;所述连接体具备设置于所述支撑体上的框体，可自由旋转地嵌合于所述框体上并具有多个凸部的轴体及设置于所述框体和所述轴体之间的弹性体;所述间隔棒的设计方法特征在于， 使所述凸部中与所述轴体轴线方向正交的截面在所述轴线方向上形状大致相同，利用销将所述线夹连接到所述轴体的规定位置上， 将所述连接体的扭转刚度值设计为127?180N.m/rad ο
【文档编号】H02G7/12GK106058769SQ201610204816
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月5日 公开号201610204816.5, CN 106058769 A, CN 106058769A, CN 201610204816, CN-A-106058769, CN106058769 A, CN106058769A, CN201610204816, CN201610204816.5
【发明人】中泽贞范, 藤本岳史, 长谷部俊一, 安齐丰, 相田凉太
【申请人】古河电工动力系统株式会社, 古河电气工业株式会社