ГАСИТЕЛЬ ВИБРАЦИИ Российский патент 2002 года по МПК H02G7/14 

Изобретение относится к области электроэнергетики, а более конкретно к гасителям вибрации для проводов воздушных линий электропередачи и волоконно-оптических кабелей линий связи.

Известен гаситель вибрации для проводов воздушной линии электропередачи, содержащий упругий элемент, выполненный в виде стального каната, по концам которого закреплены грузы, в виде изогнутой трубки, и зажим, одним концом закрепленный посередине упругого элемента, а другим - на проводе линии [1].

Этот гаситель имеет ряд недостатков. Амплитудно-вибрационные характеристики такого гасителя не являются оптимальными и, чтобы обеспечить их оптимальность, трубки заполняются материалом с определенными свойствами (сыпучие материалы, жидкие и т.п.). Для обеспечения хороших гасящих свойств гасителя сыпучий материал следует располагать в трубках грузов ближе к местам заделки упругого элемента, чтобы моменты инерции грузов приходились на точки сгибов трубок. Это все усложняет конструкцию и делает трудоемким изготовление гасителей данного типа.

Известен гаситель вибрации, грузы которого выполняются в форме "собачьей кости" (dog bone), а упругий элемент (стальной канат) закрепляется со смещением (эксцентриситетом) относительно оси симметрии грузов [2].

Данный гаситель обладает достаточно хорошими гасящими характеристиками при использовании его на проводах линий электропередачи. Однако он имеет недостаточно широкий диапазон частот и не может гасить весь спектр колебаний, возникающих в волоконно-оптических кабелях линий связи, которые более чувствительны (повреждаемы) к колебаниям, чем провода воздушных линий электропередачи. К тому же различие в технологии закрепления зажима и грузов на стальном канате (соответственно запрессовка и заливка расплавленным металлом) требует использования различного дорогостоящего технологического оборудования, что приводит к удорожанию изделия.

Наиболее близким техническим решением по отношению к заявленному является гаситель вибрации для проводов воздушных линий электропередачи и самонесущих волоконно-оптических кабелей линий связи, содержащий упругий демпферный элемент, выполненный в виде набора спиральных проволок из высокопрочной стали, закрепленный своими концами в грузах посредством опрессования надетой на него цилиндрической втулки с коническим выступом, и зажим, одним концом закрепленный в средней части упругого демпферного элемента, а другим - на проводе или кабеле, причем грузы развернуты под углом в вертикальной плоскости относительно плоскости, проходящей через зажим [3].

Однако этот гаситель вибрации имеет существенный недостаток, а именно узкий диапазон частот, при которых достигается оптимальная гасящая способность колебаний, практически данный гаситель работает в каком-то одном достаточно ограниченном диапазоне частот, что резко сокращает области его использования на воздушных линиях электропередачи и для самонесущих волоконно-оптических кабелей линий связи.

Авторы ставят перед собой цель - создать гаситель вибрации для проводов воздушных линий электропередачи и самонесущих волоконно-оптических кабелей линий связи, свободный от недостатков известных гасителей, гаситель, обеспечивающий высокое энергопоглощение при вибрации в широком диапазоне частот колебаний (так называемый многочастотный гаситель вибрации). Последнее достигается за счет совокупности существенных отличительных признаков, а именно гасителя вибрации для проводов воздушных линий электропередачи и самонесущих волоконно-оптических кабелей линий связи, содержащего упругий демпферный элемент, выполненный в виде набора спиральных проволок из высокопрочной стали, закрепленный своими концами в грузах посредством опрессования надетой на него цилиндрической втулки с коническим выступом, и зажим, одним концом закрепленный в средней части упругого демпферного элемента, а другим - на проводе или кабеле, причем грузы развернуты под углом в вертикальной плоскости относительно плоскости, проходящей вертикально через зажим, при этом упомянутый набор упругого демпферного элемента состоит из 19-ти спиральных проволок, находящихся в напряженном деформированном состоянии, достигаемом посредством скрутки спиральных отрезков и последующего их обжатия по всему периметру окружности элемента, грузы выполнены в виде тела вращения, закреплены на упругом демпферном элементе несимметрично относительно вертикальной оси зажима на расстояниях от нее, выбираемых из отношения L₁:L₂= 1,1-1,2, и расположены таким образом, чтобы их оси симметрии имели наклон к продольной оси упругого демпферного элемента под углом ψ в пределах 15^o-25^o, при этом массы грузов не равны друг другу и находятся из отношения m₁: m₂ = 1,2 -1,3, цилиндрическая втулка с одного своего конца выполнена с утоньшением стенки до 1,5 мм и буртиком по ее торцу, в утолщенной части грузов выполнено сквозное цилиндрическое отверстие с углублениями диаметром не более 20 мм с двух его сторон и продольными пазами, предохраняющими втулки от прокручивания в грузах, где L₁ и L₂ - расстояния первого и второго грузов от точек закрепления их на упругом демпферном элементе до вертикальной оси зажима, m₁ и m₂ - массы первого и второго грузов соответственно, ψ - угол наклона оси груза; зажим может быть выполнен в виде крюка, изогнутая часть которого закреплена на проводе или кабеле при помощи по меньшей мере одного отрезка спиральной проволоки, упруго навиваемой на провод или кабель симметрично с двух сторон от изогнутой части крюка.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид гасителя вибрации, выполненного согласно настоящему изобретению, вид спереди по направлению, перпендикулярному проводу или кабелю линии; на фиг.2 - то же, что на фиг.1, вид сверху; на фиг.3 - то же, что на фиг.1, вид сбоку - вдоль провода или кабеля линии; на фиг.4 - то же, что на фиг.1, чертеж показывает в подробном разрезе конструкцию закрепления упругого демпферного элемента в грузе; на фиг.5 - гаситель вибрации, в котором зажим выполнен в виде крюка по п. 2 формулы изобретения.

Гаситель вибрации для проводов 1 воздушных линий электропередачи, а также самонесущих волоконно-оптических кабелей 1 линий связи представляет собой конструкцию, состоящую из грузов 2, упругого демпферного элемента 3 и зажима 4. Грузы 2 из чугуна, например, изготовляемые литьем, выполняются в виде тела вращения, которое имеет утолщенную часть (основание) 5, узкую часть (шейку) 6 и головку 7. В утолщенной части 5 каждого груза 2 просверлено сквозное цилиндрическое отверстие 8, с двух сторон которого предусматривается углубление 9 диаметром не более 20 мм и продольные пазы 10. Грузы 2 выбираются по массе не равными друг другу, в частности их массы находятся в следующем соотношении m₁: m₂ = 1,2-1,3, где m₁ и m₂ - массы первого и второго грузов, соответственно.

Упругий демпферный элемент 3 (стальной канат) представляет собой набор спиральных проволок из высокопрочной стали, который закрепляется в одном и втором грузах 2. Оптимальное количество спиральных проволок, входящих в комплект элемента 3, составляет 19 штук. Спиральные проволоки находятся в напряженном деформированном состоянии, которое обеспечивается скруткой спиральных отрезков с дальнейшим их обжатием по всему периметру окружности элемента 3. Закрепление стального каната 3 в грузах 2 производится в утолщенной части (основании) 5 последних с помощью цилиндрической втулки 11, имеющей конический выступ 12 и буртик 13 по ее торцу 14.

Зажим 4 состоит из корпуса 15 и собственно зажимного приспособления 16, которые на проводе или кабеле 1 скрепляются между собой при помощи болта 17 и гайки 18. Для надежного закрепления и создания необходимого усилия затяжки зажима 4 на проводе или кабеле 1 болт 17 выполняется с уменьшенной (мелкой) резьбой и тарельчатыми шайбами 19. Кроме того, как вариант, зажим может быть выполнен в виде крюка 20. В этом случае крюк 20 своей изогнутой частью 21 надевается на провод или кабель 1 и закрепляется на нем отрезком 22 спиральной проволоки, жестко навиваемой за счет упругости спирали с двух сторон от точки закрепления изогнутой части 21 крюка 20.

Расположение грузов 2 на упругом демпферном элементе 3 отвечает определенным условиям, которые оптимально выбраны расчетным и экспериментальным путями с целью обеспечения его максимальной гасящей способности в широком диапазоне резонансных частот колебаний:
во-первых, грузы 2 закрепляются на упругом демпферном элементе 3 на разных расстояниях (несимметрично) от вертикальной оси 23 зажима 4. Эти расстояния выбираются из такого соотношения L₁: L₂ = 1,1-1,2, причем на плече меньшей длины закреплен груз меньшего веса;
во-вторых, грузы 2 находятся в развернутом положении в вертикальной плоскости относительно другой вертикальной плоскости, проходящей через зажим 4, на угол ϕ = 30-60^°;
в-третьих, грузы 2 располагаются с таким расчетом, чтобы их оси симметрии были наклонены по отношению к продольной оси 24 упругого демпферного элемента 3 под углом ψ = 15-25^°.
Гаситель вибрации собирается следующим образом.

На упругий демпферный элемент 3 с обоих его концов надевается цилиндрическая втулка 11 и спрессовывается в шестигранник на середине образующей цилиндра 11 (обжим производится на одном месте посередине втулки 11 вместо двух предусматриваемых ранее). Затем на упругий демпферный элемент 3 с втулками 11 по цилиндрическим сквозным отверстиям 9 насаживаются грузы 2 и втулки 11 развальцовываются в их углубления 9 и в пазы 10. После чего упругий демпферный элемент 3 вместе с насажанными на него грузами 2 закрепляется с помощью зажима 4 или крюка 20 на проводе или кабеле 1 линии. Места расстановки гасителей вибрации на проводах или кабелях 1 линий определяются посредством математического моделирования и исходя из конкретных условий их работы и прохождения линий в конкретных климатических зонах.

Заявляемый гаситель вибрации обладает существенными преимуществами по сравнению с устройствами аналогичного назначения в части более высоких амплитудно-частотных характеристик, значительно более широкого частотного диапазона гашения колебаний различных видов (от вибрации до субколебаний), более высокого энергопоглощения при вибрации, а также в части упрощения конструкции и технологии изготовления гасителя.

Источники информации
1. Патент США 3400209, кл. 174-42, 03.09.1968.

2. Патент США 4159393, кл. 174-42 (H 02 G 7/14), 26.06.1979.

3. Патент РФ 2107373, кл. H 02 G 7/14, 24.12.1996.

Изобретение относится к области электроэнергии и может быть использовано на воздушных линиях электропередачи и линиях связи с самонесущими волоконно-оптическими кабелями. Гаситель состоит из грузов в виде тела вращения упругого демпферного элемента и зажима. Грузы закрепляются по концам упругого элемента посредством опрессования цилиндрической втулки и последующего ее развальцовывания в цилиндрическом сквозном отверстии грузов. Грузы выбираются не равными по массе, закрепляются несимметрично относительно вертикальной оси зажима и под определенным углом к продольной оси упругого демпферного элемента. Гаситель обеспечивает высокие амплитудно-частотные характеристики, а также хорошую гасящую способность подавления колебаний в широком диапазоне резонансных частот. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Гаситель вибрации для проводов воздушных линий электропередачи и самонесущих волоконно-оптических кабелей линий связи, содержащий упругий демпферный элемент, выполненный в виде набора спиральных проволок из высокопрочной стали, закрепленный своими концами в грузах, посредством опрессования надетой на него цилиндрической втулки с коническим выступом, и зажим, одним концом закрепленный в средней части упругого демпферного элемента, а другим - на проводе или кабеле, причем грузы развернуты под углом в вертикальной плоскости относительно плоскости, проходящей вертикально через зажим, отличающийся тем, что упомянутый набор упругого демпферного элемента состоит из 19-ти спиральных проволок, находящихся в напряженном деформированном состоянии, достигаемом посредством скрутки спиральных отрезков и последующего их обжатия по всему периметру окружности элемента, грузы выполнены в виде тела вращения, закреплены на упругом демпферном элементе несимметрично относительно вертикальной оси зажима на расстояниях от нее, выбираемых из соотношения L₁: L₂ = 1,1-1,2, и расположены таким образом, чтобы их оси симметрии имели наклон к продольной оси упругого демпферного элемента под углом ψ в пределах 15-25^o, при этом массы грузов не равны друг другу и находятся из отношения m₁: m₂ = 1,2-1,3, цилиндрическая втулка с одного своего конца выполнена с утоньшением стенки до 1,5 мм и буртиком по ее торцу, в утолщенной части грузов выполнено сквозное цилиндрическое отверстие с углублениями диаметром не более 20 мм с двух его сторон и продольными пазами, предохраняющими втулки от прокручивания в грузах, где L₁ и L₂ - расстояния первого и второго грузов от точек закрепления их на упругом демпферном элементе до вертикальной оси зажима, m₁ и m₂ - массы первого и второго грузов соответственно, ψ - угол наклона оси груза. 2. Гаситель по п. 1, отличающийся тем, что зажим выполнен в виде крюка, изогнутая часть которого закреплена на проводе или кабеле при помощи, по меньшей мере, одного отрезка спиральной проволоки, упруго навиваемой на провод или кабель симметрично с двух сторон от изогнутой части крюка.