СПИРАЛЬНАЯ УПРУГАЯ ОБОЛОЧКА ПОДВИЖНОЙ ЧАСТИ ЖГУТА Российский патент 2024 года по МПК F16L3/15 H02G11/00 

Изобретение относится к электротехнике, средствам связи, пневматической и гидравлической технике, в частности, к несущим устройствам подвижных частей электрических, волоконно-оптических, шланговых и комбинированных жгутов, соединяющих неподвижную часть оборудования с подвижной.

Известны устройства подвода жгута от неподвижной к подвижной частям оборудования, содержащие несущую конструкцию с проложенными в ней или закрепленными к ней проводами, которые можно считать аналогами предлагаемого изобретения.

Например, устройство для подвода электроэнергии от неподвижного объекта к подвижному (патент №820677, заявлено 13.02.1974), снабженное направляющим элементом прямоугольной формы, выполненное из спирально навитой профилированной ленты, при этом на одной из его сторон закреплена гибкая лента. Недостатками данного устройства являются:

- несущая оболочка на значительных ее длинах не позволяет сохранять требуемую в изделии форму траектории подвода электроэнергии;

незначительная величина продольной жесткости подвода электроэнергии вызывает неравномерность его деформации.

В устройстве для токоподвода (авторское свидетельство №875521, заявлено 15.10.1979) основной элемент конструкции - пружина, выполненная с внутренним диаметром, равным диаметру гибкой токоведущей жилы. Недостатком данного устройства является то, что консольная заделка концов токопровода вызывает неравномерность деформации токоподвода по его длине.

Известен кабель-трос с функцией передачи электроэнергии для ветроэлектростанции воздушного базирования (патент №2693571, конвенционный приоритет: 21.10.2014 ЕР 14189788.4), имеющий несущий нагрузку наружной слой для поглощения растягивающих и радиальных сжимающих сил, действующих на кабель-трос, причем несущую нагрузку слой по отношению к продольному направлению кабель-троса обладает жесткостью на растяжение, которая превышает общую эффективную жесткость на растяжение внутренних слоев вместе взятых.

Недостатками данного устройства являются:

- возможность его использования для удержания подвижной части только как троса, работающего на растяжение;

- возможность работы одновременно на изгиб и кручение отсутствует.

Удерживающее устройство для кабелей (патент №2617838, приоритет 21.03.2013) относится к удерживающему устройству для одного или нескольких кабелей, в котором, по меньшей мере, один конец каждого кабеля прикреплен к подвижному оборудованию, при этом удерживающее устройство содержит:

- две или более, по существу, параллельные, отстоящие друг от друга гибкие боковые ленты;

- множество соединительных элементов, причем каждый соединительный элемент соединяет две или более боковые ленты, при этом удерживающее устройство снабжено крепежными средствами для крепления кабелей к по меньшей мере некоторым из соединительных элементов. Недостатками данного устройства являются:

- возможность работы устройства только на растяжение;

- работа одновременно на изгиб и кручение отсутствует.

Наиболее близким к настоящему изобретению является кабелепровод (полезная модель №85763, приоритет 07.04.2009), содержащий кабельканал с устройствами для закрепления кабелей, каждое из которых содержит хомут для фиксации кабелей, а также два ролика, установленных параллельно, с возможностью вращения и с регулируемым зазором между ними. При этом кабельканал выполнен в виде гибкой ленты, изготовленной из пружинной стали или из пластика.

Недостатками данного устройства являются:

- требуются промежуточные устройства крепления кабеля к гибкой ленте;

- гибкая лента требует для поддержания своей формы изгиба консольного крепления ее концов;

- гибкая лента в качестве упругого элемента имеет невысокую устойчивость собственной формы, что сокращает допустимые значения осевых и окружных перемещений.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является подвод электрических, волоконно-оптических, шланговых или комбинированных жгутов от неподвижной части оборудования к подвижной, обеспечивающий равномерность и одновременность деформации витков спирали жгута при его перемещениях, технологичность установки жгута в оборудование и улучшение условий контроля и обслуживания подвижной части жгута.

Технический результат достигается за счет спиральной упругой оболочки, в которую вкладывается подвижная часть жгута и которая соединяет неподвижную часть оборудования с подвижной (жгут и оборудование не являются составной частью рассматриваемого изобретения).

Спиральная упругая оболочка подвижной части жгута состоит из спиральной упругой оболочки и установленных на ее концах шарнирных креплений к оборудованию.

Спиральная упругая оболочка подвижной части жгута в свободном ненапряженном состоянии имеет длину, находящуюся между точками ее рабочего хода с нагрузкой в виде жгута, поэтому работа спирали при выполнении рабочего хода жгута осуществляется на сжатие и растяжение, что уменьшает количество необходимых витков по сравнению с односторонним направлением усилия ее деформации, а также уменьшает изгиб центральной оси спирали, вызванный внецентровым приложением усилия перемещения.

Шарнирные крепления могут быть выполнены цилиндрическими с осями, направленными по диаметру спирали или сферическими для поддержания прямолинейности ее образующей при деформации витков. Крепление шарниров к оборудованию возможно как с наружной, так и внутренней стороны спирали упругой оболочки подвижной части жгута, в зависимости от ее расположения на подвижной части оборудования. Возможно расположение шарниров на одной образующей спирали или на противоположных образующих. Расположение шарниров на одной образующей спирали от действия усилия перемещения вызывает изгиб ее оси в одну сторону. Расположение шарниров на противоположных образующих спирали вызывает изгиб ее оси в две стороны и уменьшает его величину.

Жесткость спиральной упругой оболочки подвижной части жгута всегда больше жесткости вложенного в нее жгута. Для заданных характеристик жгута и параметров перемещения его подвижной части подбирается необходимая жесткость витков упругой оболочки подвижной части жгута вдоль собственной длины за счет изменения поперечного сечения упругой оболочки, формы спирали и выбора материала для ее изготовления. Например, переменное значение момента сопротивления поперечного сечения вызывает соответствующее изменение жесткости витков спирали, а переменное увеличение шага цилиндрической спирали уменьшает жесткость витка. В случае конической формы спирали жесткость витков нарастает к меньшему основанию конуса.

Выбор материалов (металлических, композитных или полимерных) для изготовления спиральной упругой оболочки и установленных на ее концах шарнирных креплений к оборудованию определяется эксплуатационными и технологическими требованиями к жгуту. При небольшом количестве витков спирали предпочтительно применение металла, например пружинной стали.

При большом количестве витков возможно использование композитных (выбор вида в зависимости от требуемых механических свойств и технологии изготовления) или полимерных (сортовой профиль или нанесение экструзией на жгут) материалов для уменьшения погонного веса спирали. Возможно комбинированное (с расположением в различных слоях, местах) использование металлических, композитных и полимерных материалов.

Длина ненапряженного состояния спиральной упругой оболочки подвижной части жгута, шарниры на ее концах и их расположение, изменение жесткости ее витков обеспечивают равномерность и одновременность деформации витков спирали при перемещении, что увеличивает срок службы вложенного в нее жгута, уменьшают потребную массу самой спиральной упругой оболочки подвижной части жгута и снижает нагрузку на привод перемещения подвижной части оборудования.

Профиль поперечного сечения спиральной упругой оболочки подвижной части жгута может быть выполнен открытым, открытым со съемной, закрывающей паз профиля, деталью и закрытым. Открытый и открытый со съемной, закрывающей паз профиля, деталью в наружную сторону профили поперечного сечения обеспечивают свободу перемещения в радиальном и осевом направлениях вложенного в них жгута, что повышает технологичность его установки в оборудование за счет разделения механосборочных и электромонтажных операций, улучшает условия контроля и обслуживания подвижной части жгута. Открытый профиль поперечного сечения выполненный в виде полукольца имеет лучше отношение масса / длина по сравнению со швеллерным.

При установке жгута внутри подвижной части оборудования спиральная упругая оболочка входит в состав жгута. В таком случае профиль поперечного сечения спиральной упругой оболочки подвижной части жгута может быть выполнен открытым со съемной, закрывающей паз профиля, деталью или закрытым.

Описание чертежей:

Фиг.1 - Половина витка спиральной упругой оболочки подвижной части жгута с вложенным жгутом.

Фиг. 2 - Установка цилиндрических шарниров.

Фиг. 3 - Способ крепления шарниров.

Фиг. 4 - Цилиндрическая спиральная упругая оболочка подвижной части жгута.

Фиг. 5 - Схема рабочего хода цилиндрической спиральной упругой оболочки подвижной части жгута.

Фиг. 6 - Спиральная упругая оболочка подвижной части жгута конической формы.

Фиг. 7 - Спиральная упругая оболочка подвижной части жгута конической формы в сложенном положении.

На фиг. 1 показана половина витка спиральной упругой оболочки подвижной части жгута с вложенным жгутом 1 в спиральную упругую оболочку 2, на конце которой установлена деталь 3 для крепления шарнира 5 с помощью отверстий 4. Способ крепления шарниров 5 показан на фиг. 2.

В рассматриваемом примере цилиндрические шарниры 5 установлены на концах спиральной упругой оболочки 2 (фиг. 2), из которой выходит жгут 1, оси шарниров 5 направлены по диаметру спирали, а крепление к оборудованию осуществляется с наружной стороны спирали (фиг. 3). Расположение шарниров 5 на противоположных образующих спирали вызывает изгиб ее оси в две стороны. Расположение шарниров 5 на одной образующей спирали вызывает изгиб ее оси в одну сторону, что увеличивает его величину.

Такая установка жгута 1 со спиральной упругой оболочкой 2 подвижной части для соединения неподвижной и подвижной частей оборудования возможна как внутри, так и снаружи подвижной части оборудования.

Профиль поперечного сечения спиральной упругой оболочки 2 подвижной части жгута 1 выполнен открытым (фиг. 1) и, при установке жгута 1 снаружи механизма подвижной части оборудования (вокруг или рядом), спиральная упругая оболочка 2 устанавливается без жгута. Монтаж жгута 1 в оболочку 2 производится при выполнении электромонтажных работ. В данном случае профиль поперечного сечения спиральной упругой оболочки 2 подвижной части жгута 1 может быть также выполнен со съемной закрывающей паз профиля деталью (не показана).

При установке жгута 1 внутри механизма подвижной части оборудования спиральная упругая оболочка 2 входит в состав жгута. Профиль поперечного сечения спиральной упругой оболочки 2 подвижной части жгута 1 может быть выполнен открытым со съемной закрывающей паз профиля деталью или закрытым.

Схема рабочего хода цилиндрической спиральной упругой оболочки подвижной части жгута (фиг. 4) показана на фиг.5. В свободном ненапряженном состоянии оболочка имеет длину L, находящуюся между точками ее рабочего хода с нагрузкой в виде жгута. Работа спирали при выполнении рабочего хода осуществляется на сжатие и растяжение для уменьшения изгиба оси спирали, вызванного внецентровым приложением усилия перемещения. Цилиндрическая спиральная упругая оболочка подвижной части жгута может быть сложена до смыкания витков (фиг. 5). В случае конической формы спиральной упругой оболочки подвижной части жгута (фиг. 6) ее сложение осуществляется до плоской спирали (фиг. 7), что уменьшает занимаемый объем подвижной части жгута.

Изобретение относится к несущим устройствам подвижных частей жгутов, соединяющих неподвижную часть оборудования с подвижной. Технический результат заключается в увеличении срока службы жгута за счет обеспечения равномерности и одновременности деформации витков спирали жгута при его перемещениях. Технический результат достигается тем, что оболочка подвижной части жгута представляет собой упругую оболочку, в которую вкладывается жгут, и на концах которой установлены крепления к подвижной и неподвижной частям оборудования. Упругая оболочка имеет форму спирали, а ее длина в свободном ненапряженном состоянии находится между крайними точками рабочего хода жгута. Работа спирали при выполнении рабочего хода осуществляется на сжатие и растяжение. Жесткость спиральной упругой оболочки больше жесткости вложенного в нее жгута и может меняться вдоль длины оболочки в результате изменения формы спирали и ее поперечного сечения. Профиль поперечного сечения может быть выполнен открытым, открытым со съемной, закрывающей паз профиля, деталью, а также закрытым. Крепления к оборудованию на концах спиральной упругой оболочки выполнены в виде шарниров. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Спиральная упругая оболочка подвижной части жгута, предназначенного для соединения подвижной части оборудования с неподвижной, состоящая из спиральной упругой оболочки, в которую вкладывается жгут, и установленных на ее концах креплений к подвижной и неподвижной частям оборудования, отличающаяся тем, что спиральная упругая оболочка имеет форму спирали, а ее длина в свободном ненапряженном состоянии находится между крайними точками рабочего хода жгута и работа спирали при выполнении рабочего хода осуществляется на сжатие и растяжение, причем жесткость спиральной упругой оболочки больше жесткости вложенного в нее жгута и может меняться вдоль длины оболочки в результате изменения формы спирали и ее поперечного сечения, при этом профиль поперечного сечения может быть выполнен открытым, открытым со съемной, закрывающей паз профиля, деталью и закрытым, а крепления к оборудованию на концах спиральной упругой оболочки выполнены в виде шарниров.

2. Спиральная упругая оболочка подвижной части жгута по п. 1, у которой форма образующей и поперечного сечения спиральной упругой оболочки определяется величиной хода и траекторией движения подвижной части оборудования относительно неподвижной.

3. Спиральная упругая оболочка подвижной части жгута по п. 1, которая первоначально устанавливается в оборудование без жгута, если профиль поперечного сечения спиральной упругой оболочки выполнен открытым или открытым со съемной, закрывающей паз профиля, деталью.

4. Спиральная упругая оболочка подвижной части жгута по п. 1, шарнирные крепления которой могут быть цилиндрическими с осями направленными по диаметру спирали или сферическими и размещены внутри или снаружи спирали.

5. Спиральная упругая оболочка подвижной части жгута по п. 1 и 4, шарнирные крепления которой могут располагаться на одной образующей или на противоположных образующих спирали.

6. Спиральная упругая оболочка подвижной части жгута по п. 1, которая может быть изготовлена из металлических, композитных или полимерных материалов, выбор которых зависит от количества витков спирали и жесткости вложенного жгута.

7. Спиральная упругая оболочка подвижной части жгута по п. 1, которая при цилиндрической форме спиральной упругой оболочки может быть сложена до смыкания витков, а при конической форме может быть сложена до плоской спирали.