ОПОРА ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2003 года по МПК H02G7/05 F16L3/10 

Изобретение относится к объектам типа опор, хомутов, зажимов и тому подобное, предназначенных для подвески длинномерных объектов типа кабеля, трубы и тому подобных объектов, которые монтируются в системы, обеспечивающие передачу сигналов или веществ на большие расстояния. В частности, в качестве длинномерного объекта может рассматриваться кабель, смонтированный на наземных опорах, например столбах электрической контактной сети и автоблокировки железнодорожных линий. Кабель может быть как оптический, самонесущий кабель связи, так и электрические кабели высокого напряжения. Все типы кабелей могут крепиться как на столбах линий электропередачи, так и на специальных опорах, а также на поверхностях других несущих элементов, причем требуемое расстояние между опорами определяется техническими и эксплуатационными требованиями к линиям передач.

Известен зажим шланга [1], имеющий коническую внутреннюю поверхность и спиральную пружину с продольными желобами. Однако изобретение не решает проблему создания тарированного усилия проскальзывания.

Известен поддерживающий зажим спирального типа для крепления волоконно-оптических кабелей линий связи или проводов воздушных линий электропередачи [2], содержащий механизм фиксации кабеля в виде рычагов, опирающихся на прижимную плашку, спиральный протектор и резиновые втулки, выполненные в виде цилиндров с суживающимися по конусной поверхности концами. Данное изобретение решает вопрос регулировки в широких пределах прочности заделки кабеля и защищает кабель от повреждения при продергивании, однако не обеспечивает защищенность кабеля от повреждения в результате воздействия изгибающих моментов и/или поперечных нагрузок и не решает проблему повышения защищенности наземных силовых опор от потери устойчивости из-за поперечных нагрузок. Кроме того, рассчитан на нагрузки, намного превышающие допустимые, и является дорогостоящим и трудоемким.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является опора для крепления длинномерных объектов типа кабеля [3], состоящая из цилиндрической втулки в виде двух полукольцевых элементов, соединенных осью, каждый из которых имеет створку и стяжную серьгу с плоскими внутренними поверхностями, эластичного вкладыша и крепежа, состоящего из стяжных и крепежных элементов. Указанное изобретение позволяет предотвратить возможность излома провисающих объектов типа кабеля на линии кромок втулок, однако не гарантированно, так как кабель имеет возможность при максимальных, крайних нагрузках проваливаться в зазор между эластичными полукольцами и повреждаться за счет его соприкосновения с металлическими частями корпуса зажима. Кроме того, при поперечных нагрузках и при воздействии изгибающих моментов не обеспечивает тарированное осевое усилие, обеспечивающее проскальзывание кабеля при нагрузках больше допустимых. Тем самым не обеспечены защищенность кабеля от повреждения в результате воздействия изгибающих моментов и/или поперечных нагрузок и повышение защищенности наземных силовых опор от потери устойчивости из-за поперечных нагрузок.

При смонтированных сетях, в которых кабель закреплен на силовых опорах с определенным расстоянием между опорами, на кабель действует осевая нагрузка, которая в условиях провисания кабеля приводит к тому, что на кабель действуют поперечные нагрузки и изгибающие моменты, а на опоры передается горизонтальная нагрузка от неравномерного распределения осевых нагрузок в кабеле, закрепленном во множестве опор, на которых смонтирована, например, электрическая контактная сеть. При этом величина провисания кабеля между опорами зависит как от заданных технических характеристик сети, например расстояния между опорами, так и от дополнительных внешних нагрузок, например от обледенения кабеля, ветровой нагрузки, воздействия погодных условий (дождя, снега). При больших углах провисания значительно увеличивается вероятность перегиба кабеля на радиус, меньший допустимого, за счет больших поперечных нагрузок и изгибающего момента, в результате чего может произойти его повреждение. Кроме того, перегиб кабеля может образоваться при его упирании в металлические части зажима, что также приведет к повреждению кабеля. Повышенные нагрузки на кабель создают горизонтальное усилие на опору, приводящую к ее расшатыванию и потере устойчивости. Все перечисленные условия эксплуатации сетей требуют обеспечивать расчетное, тарированное усилие протягивания кабеля, позволяющее выравнивать нагрузки как на самом кабеле, так и на опорах сети.

Таким образом, необходимо исключить деформацию кабеля в результате его смятия и/или среза. Для выравнивания нагрузок в сети между точками зажима кабеля и опорами необходимо обеспечить заданное усилие протягивания кабеля в зажиме, а для этого обеспечить тарированное усилие сдавливания кабеля с помощью зажима. Таким образом, необходимо улучшить эксплуатационные условия сети в условиях недостаточной прочности длинномерных объектов и устойчивости опор от воздействия нагрузок, обусловленных собственным весом объекта и внешними воздействиями. Внешние воздействия обусловлены температурным расширением (сжатием) кабеля, погодными условиями - влажность, налипание снега, обледенение, ветровая нагрузка. Кроме того, при воздействии изгибающего момента больше допустимого необходимо обеспечить упор, ограничивающий дальнейший перегиб кабеля и при этом обеспечивающий его проскальзывание.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение защищенности длинномерных объектов от повреждения в результате воздействия изгибающих моментов и/или поперечных нагрузок и повышение защищенности опор, удерживающих сеть длинномерных объектов, от потери устойчивости из-за воздействия на них поперечных нагрузок.

На чертежах схематично изображено:
Фиг.1 - опора для крепления длинномерного объекта, смонтированная в зажиме, продольный разрез;
Фиг.2 - опора для крепления длинномерного объекта, смонтированная в зажиме, поперечное сечение;
Фиг.3 - фрагмент гофрированного конуса, максимально изогнутое положение;
Фиг.4 - продольное сечение втулки эластичного элемента фрагмент.

Опора для крепления длинномерных объектов содержит эластичный вкладыш 1, закрепленный в корпусе 2 полукольцевых элементов 4 зажима поддерживающего, эластичный вкладыш 1 состоит из втулки 3 и продольных гофрированных конусов 5. Эластичный вкладыш 1 выполнен из материала, имеющего коэффициент упругости больше, а жесткость меньше, чем материал длинномерного объекта 7, снабжен щелевидным разрезом 8 в верхней части, ширина которого определена в зависимости от коэффициента упругости материала эластичного вкладыша и угла отжима эластичного вкладыша 1. Вкладыш имеет центральный продольный канал 9 для укладки длинномерного объекта 7. Со стороны полукольцевых элементов 4 корпуса 2 поддерживающего зажима эластичный вкладыш 1 имеет присоединительные фланцы 10, при этом втулка 3 снабжена установочным элементом 11, который выполнен в виде конуса 12 с отжимным поперечным буртом 13, фиксирующим эластичную вставку 1 в полукольцевом элементе 4 корпуса 2 от продольного смещения.

Эластичный вкладыш снабжен также силовыми выступами 14, симметрично расположенными в диаметральной плоскости с обеих сторон продольного канала 9, создающими расчетное усилие сдавливания длинномерного объекта 7 за счет высоты выступа, величина которого откалибрована на расчетную величину усилия сдавливания. При этом расчетное усилие сдавливания и суммарная длина поверхностей L выступов 14, соприкасающихся с длинномерным объектом 7, обеспечивают получение расчетного усилия протягивания (осевого) длинномерного объекта 7. Центральный продольный канал 9 втулки 3 образует отверстие, диаметр d которого больше диаметра d₁ длинномерного объекта на величину, зависящую от допустимой величины деформации эластичного вкладыша при его изгибе под действием поперечных нагрузок, и которое рассчитано таким образом, чтобы в результате деформации втулки усилие сдавливания длинномерного объекта оставалось в пределах расчетных величин.

Эластичный вкладыш 1 также снабжен продольными гофрированными конусами 5, которые выступают из корпуса полукольцевых элементов, причем наружная сторона упругих частей каждого из гофрированных конусов выполнена в виде гофров с высотой h, шагом В выступов 15 и расстоянием с между ними, обеспечивающими ограничение максимального разворота гофрированного конуса до величины не менее минимально допустимого радиуса изгиба R длинномерного объекта, а выступы 15 гофра создают дополнительный силовой элемент 16, предотвращающий перегиб (изгиб больше, чем допустимый минимальный радиус R) длинномерного объекта 7, защищающий длинномерный объект от разрушения, при максимальном развороте гофрированного конуса. Например, эластичный вкладыш выполнен из смеси резин. Кроме того, эластичный вкладыш может быть снабжен установочными элементами 12 больше одного. В эластичном вкладыше, например, центральный продольный канал 9 втулки 3 снабжен вертикальными силовыми выступами 14. Или, например, центральный продольный канал втулки имеет форму отверстия, диаметр d которого больше диаметра длинномерного объекта d₁ на величину, зависящую от допустимой величины деформации эластичного вкладыша при его изгибе под действием поперечных нагрузок, и рассчитан таким образом, чтобы в результате деформации втулки 3 усилие сдавливания длинномерного объекта оставалось постоянным или увеличивалось, асимптотически приближаясь к максимально допустимой расчетной величине.

В частности, обеспечивают величину деформации центральной части вкладыша, не превышающую допустимую, за счет подбора наружного угла А продольного гофрированного конуса 5 эластичного вкладыша 1. Присоединительные фланцы 10 эластичного вкладыша выполнены, например, равными по диаметру наружному диаметру силовых буртов 16 полукольцевых элементов 4 корпуса 2 и снабжены элементами усиления, повторяющими форму силовых элементов 17 полукольцевого элемента 4 корпуса 2. У крайних выступов гофрированных конусов эластичного вкладыша может быть расположена кольцевая выборка 18 под стопорное кольцо 19.

Опора для крепления длинномерных объектов работает следующим образом.

Для монтажа поддерживающего зажима закрепляют эластичный вкладыш с помощью установочного элемента, для чего с усилием продевают фиксатор вкладыша в установочный элемент створки. За счет деформации упругого фиксатора при продевании и дальнейшего удержания за счет его упругости обеспечивается фиксация эластичного вкладыша от сдвига. Задний полукольцевой элемент закрепляется крепежным элементом к монтажной поверхности, например к опоре. Передняя створка откидывается на угол, равный или меньше 90 градусов, обеспечивая горизонтальную плоскость с продольной канавкой для поддержания кабеля на высоте в горизонтальном положении. При этом передняя створка оперта на упоры. Эластичный вкладыш по прорези раздвигается на угол отжима, кабель продевается внутрь эластичного вкладыша. После этого переднюю створку разворачивают вокруг оси и поджимают с помощью стяжных болтов до соприкосновения с внутренней поверхностью задней створки и внутренней поверхностью передней створки.

В частном случае упирание задней створки в переднюю происходит посредством калибровочных втулок, которые позволяют тарировать усилие поджатая втулки, а через нее и усилие проскальзывания кабеля.

После этого зажим поддерживающий скрепляют крепежными элементами. В результате передачи горизонтального усилия, являющегося составляющей усилия протягивания на опоры, достигается получение поперечных нагрузок на опору в пределах заданных величин и отсутствие передачи нагрузок при усилиях, превышающих расчетные, за счет проскальзывания кабеля и перераспределения нагрузок между опорами сети, что повышает защищенность опор.

Кроме того, в ходе эксплуатации, при воздействии поперечных нагрузок на края эластичного элемента, внутренняя поверхность эластичного вкладыша может испытывать деформацию в пределах зазоров между внутренним диаметром и выступами. Однако за счет расчетной величины суммарной длины выступов деформации не передаются на кабель за счет имеющегося зазора между внутренним диаметром втулки и кабелем, обеспечивающего свободу для деформации втулки без передачи деформации на кабель.

Заявляемая опора для крепления длинномерных объектов дает возможность повышения защищенности длинномерных объектов от повреждения в результате воздействия изгибающих моментов и/или поперечных нагрузок и повышение защищенности опор, удерживающих сеть длинномерных объектов, от потери устойчивости из-за воздействия на них поперечных нагрузок.

Опора может применяться также в случае как линий связи, так и силовых линий электропередачи.

Источники информации
1. Авторское свидетельство на изобретение РФ 1167398, МПК 4 F 16 L 33/02.

2. Патент на изобретение РФ 2055433, МПК 6 Н 02 G 7/05.

3. Патент на изобретение РФ 2146785, МПК 7 F 16 L 3/10.

Изобретение относится к объектам типа опор, хомутов, зажимов и тому подобное, предназначенных для подвески длинномерных объектов типа кабеля, трубы и тому подобных объектов, которые монтируются в системы, обеспечивающие передачу сигналов или веществ на большие расстояния. Опора для крепления длинномерных объектов содержит эластичный вкладыш, закрепленный в корпусе полукольцевых элементов зажима поддерживающего, который состоит из втулки и продольных гофрированных конусов. Эластичный вкладыш выполнен из материала, имеющего коэффициент упругости больше, а жесткость меньше, чем материал длинномерного объекта, снабжен щелевидным разрезом в верхней части, ширина которого определена в зависимости от коэффициента упругости материала эластичного вкладыша и угла отжима эластичного вкладыша. Вкладыш имеет центральный продольный канал для укладки длинномерного объекта. Со стороны полукольцевых элементов корпуса поддерживающего зажима эластичный вкладыш имеет присоединительные фланцы, при этом втулка вкладыша снабжена установочным элементом, который выполнен в виде конуса с отжимным поперечным буртом, фиксирующим эластичную вставку в полукольцевом элементе корпуса от продольного смещения. Техническим результатом является повышение защищенности длинномерных объектов от повреждения в результате воздействия изгибающих моментов и повышение защищенности опор. 8 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Опора для крепления длинномерных объектов, содержащая эластичный вкладыш, закрепленный в корпусе полукольцевых элементов зажима поддерживающего, отличающаяся тем, что эластичный вкладыш состоит из втулки и продольных гофрированных конусов, выполнен из материала, имеющего коэффициент упругости больше, а жесткость меньше чем материал длинномерного объекта, снабжен щелевидным разрезом в верхней части, ширина которого определена в зависимости от коэффициента упругости материала эластичного вкладыша и угла отжима эластичного вкладыша, центральным продольным каналом для укладки длинномерного объекта, со стороны полукольцевых элементов корпуса поддерживающего зажима эластичный вкладыш имеет присоединительные фланцы, при этом втулка снабжена установочным элементом, который выполнен в виде конуса с отжимным поперечным буртом, фиксирующим эластичную вставку в полукольцевом элементе корпуса от продольного смещения, и силовыми выступами, симметрично расположенными в диаметральной плоскости с обеих сторон продольного канала, создающими расчетное усилие сдавливания длинномерного объекта за счет высоты выступа, величина которого откалибрована на расчетную величину усилия сдавливания, при этом расчетное усилие сдавливания и суммарная длина поверхностей выступов, соприкасающихся с длинномерным объектом, обеспечивает получение расчетного осевого усилия протягивания длинномерного объекта, при этом центральный продольный канал втулки образует отверстие, диаметр которого больше диаметра длинномерного объекта на величину, зависящую от допустимой величины деформации эластичного вкладыша при его изгибе под действием поперечных нагрузок, и которое рассчитано таким образом, чтобы в результате деформации втулки усилие сдавливания длинномерного объекта оставалось в пределах расчетных величин, и продольные гофрированные конусы выступают из корпуса полукольцевых элементов, причем наружная сторона упругих частей каждого из гофрированных конусов выполнена в виде гофров с высотой, шагом выступов и расстоянием между ними, обеспечивающими ограничение максимального разворота гофрированного конуса до величины не менее минимально допустимого радиуса изгиба длинномерного объекта, а выступы гофра создают дополнительный силовой элемент, предотвращающий перегиб длинномерного объекта при максимальном развороте гофрированного конуса. 2. Опора для крепления длинномерных объектов по п. 1, отличающаяся тем, что эластичный вкладыш выполнен из смеси резин. 3. Опора для крепления длинномерных объектов по п. 1, отличающаяся тем, что эластичный вкладыш снабжен установочными элементами больше одного. 4. Опора для крепления длинномерных объектов по п. 1, отличающаяся тем, что силовые выступы центрального канала втулки выполнены вертикальными. 5. Опора для крепления длинномерных объектов по п. 1, отличающаяся тем, что центральный продольный канал втулки имеет форму отверстия, диаметр которого больше диаметра длинномерного объекта на величину, зависящую от допустимой величины деформации эластичного вкладыша при его изгибе под действием поперечных нагрузок, и рассчитано таким образом, чтобы в результате деформации втулки усилие сдавливания длинномерного объекта оставалось постоянным или увеличивалось, асимптотически приближаясь к максимально допустимой расчетной величине. 6. Опора для крепления длинномерных объектов по п. 1, отличающаяся тем, что обеспечивают величину деформации центральной части вкладыша, не превышающую допустимую за счет подбора наружного угла продольного гофрированного конуса эластичного вкладыша. 7. Опора для крепления длинномерных объектов по п. 1, отличающаяся тем, что присоединительные фланцы эластичного вкладыша выполнены равными по диаметру наружному диаметру силовых буртов полукольцевых элементов корпуса и снабжены элементами усиления. 8. Опора для крепления длинномерных объектов по п. 7, отличающаяся тем, что присоединительные фланцы выполнены равными по диаметру наружному диаметру силовых буртов полукольцевых элементов корпуса и имеют элемент усиления, повторяющий форму силовых элементов полукольцевого элемента корпуса. 9. Опора для крепления длинномерных объектов по п. 1, отличающаяся тем, что у крайних выступов гофрированных конусов эластичного вкладыша расположена кольцевая выборка под стопорное кольцо.