Демпфер колебаний для воздушных линий электропередачи

Изобретение относится к конструкции и изготовлению демпферов колебаний Стокбриджа для воздушных линий электропередачи. Изобретением предусмотрен демпфер колебаний Стокбриджа, содержащий пару демпфирующих грузов, соединенных многожильным стальным кабелем, зажим, прикрепленный к кабелю в месте, расположенном между грузами, для прикрепления к воздушной линии электропередачи. Многожильный стальной кабель содержит два или более слоев проволоки, причем в месте соединения демпфирующего груза с многожильным стальным кабелем один слой проволоки прикреплен к грузу, и оставшийся, по меньшей мере, один слой проволоки является свободным для перемещения. Демпфирующий груз может быть запрессован на наружный слой жил несущего кабеля. По меньшей мере один слой проволоки может быть свободным для скольжения относительно прикрепленного слоя проволоки. Демпфирующий груз соединяют только с внутренним или наружным слоем проволоки соответственно. Техническим результатом является обеспечение возможности скольжения между различными слоями несущего кабеля. 2 с. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Настоящее изобретение относится к конструкции и изготовлению демпферов колебаний Стокбриджа для воздушных линий электропередачи.

Демпфер колебаний Стокбриджа представляет собой сейсмическое устройство, используемое для демпфирования воздушных линий электропередачи. Демпферы колебаний Стокбриджа содержат пару грузов, соединенных многожильным стальным кабелем (обычно известным как "несущий кабель"), и зажим, прикрепленный к кабелю в месте, расположенном между грузами, для прикрепления к воздушному кабелю электропередачи. Конфигурация грузов, смонтированных на концах несущего кабеля, сконструирована так, что они входят в резонанс при частотах, определенных таким образом, чтобы они соответствовали колебаниям, возникающим в кабеле линии электропередачи.

Демпферы колебаний Стокбриджа функционируют двумя способами:

(а) путем возбуждения силы в противофазе с колебаниями провода, и

(b) путем рассеивания энергии посредством изгиба несущего кабеля. Изгиб несущего кабеля вызывает трение между жилами внутри несущего кабеля, в результате чего вырабатывается тепло, которое рассеивается в окружающий воздух.

В типичном демпфере колебаний Стокбриджа используется несущий кабель, содержащий два или более слоя из жил со спиральной намоткой из стальной проволоки с высокой прочностью на разрыв. Например, одна традиционная форма несущего кабеля содержит два слоя из семи жил из стальной проволоки с высокой прочностью на разрыв со спиральной намоткой. В последние годы наибольшее трение между жилами было получено путем использования несущего кабеля с тремя слоями жил, состоящего в общем из 19 проволок. В результате изгиба несущей проволоки, вызываемого движением грузов, эти жилы на наружной стороне изгиба подвергаются большему отклонению, по отношению к тем, которые расположены на внутренней стороне изгиба, так что в случае прямой проволоки будет происходить значительное скольжение и, следовательно, трение между жилами.

Вследствие того что проволоки скручены по спирали, проволока на наружной стороне изгиба в одном положении становится проволокой на внутренней стороне изгиба в пределах длины одного шага и наоборот. То есть жила, которая находится на внутренней стороне изгиба в одной точке, переходит на наружную сторону изгиба в другой точке. Это создает эффект гашения любого эффективного скольжения между проволоками, вызываемого изгибом кабеля.

Было обнаружено, что особенно внутри несущего 19-жильного кабеля, каждый слой жил действует как объединенный элемент и осуществляет значительное скольжение поверх ближайшего слоя жил. В конструкции демпферов колебаний Стокбриджа необходимо надежно прикрепить демпфирующие грузы к концам несущего кабеля, и это обычно осуществляется рядом способов, как, например:

(а) запрессовывают демпфирующие грузы на несущий кабель;

(b) формуют/отливают демпфирующие грузы на концах несущего кабеля;

(с) используют металл для заливки для прикрепления демпфирующих грузов на концы несущего кабеля;

(d) прикрепляют конусную втулку на каждый конец несущего кабеля и затем запрессовывают конусную втулку в соответствующее конусное отверстие в демпфирующем грузе; или

(е) пропускают все отдельные жилы несущего кабеля через отверстие в демпфирующем грузе и впоследствии приваривают все жилы к демпфирующему грузу.

Однако было обнаружено, что в области соединения между несущим кабелем и каждым из демпфирующих грузов различные слои несущего кабеля становятся запрессованными или приваренными друг к другу, так что скольжение между различными слоями предотвращается. Это в свою очередь вредно влияет на возможность рассеивания энергии несущим кабелем посредством трения между слоями.

Поэтому целью настоящего изобретения является устранение или улучшение, по меньшей мере, одного из недостатков решений, известных из уровня техники, или создание полезной альтернативы.

Краткая сущность изобретения

С этой целью настоящим изобретением предусмотрен демпфер колебаний Стокбриджа, содержащий пару демпфирующих грузов, соединенных многожильным стальным кабелем, зажим, прикрепленный к кабелю в местоположении, расположенном между грузами, для прикрепления к воздушной линии электропередачи, причем указанный многожильный стальной кабель содержит два или более слоев проволоки, в котором в месте соединения демпфирующего груза с многожильным стальным кабелем один слой проволоки прикреплен к грузу, и оставшийся слой(и) проволоки является(ются) свободным(и) для перемещения.

Более конкретно, в месте соединения демпфирующего груза со многожильным стальным кабелем один слой проволоки прикреплен к грузу, в то время как оставшийся слой(и) проволоки является(ются) свободным(и) для скольжения относительно прикрепленного слоя проволоки.

Настоящим изобретением также предусмотрен способ изготовления демпфера колебаний Стокбриджа, содержащего пару демпфирующих грузов, соединенных многожильным стальным кабелем, зажим, прикрепленный к кабелю в месте, расположенном между грузами, для прикрепления к воздушной линии электропередачи, причем указанный многожильный стальной кабель содержит два или более слоев проволоки, в котором в месте соединения демпфирующего груза с многожильным стальным кабелем один слой проволоки прикреплен к грузу, и оставшийся слой(и) проволоки является(ются) свободным(и) для перемещения.

На практике было обнаружено, что это возможно осуществить и получить достаточную прочность крепления, таким образом, чтобы демпфирующие грузы не падали при работе.

Предпочтительно способ прикрепления демпфирующих грузов к несущему кабелю в соответствии с настоящим изобретением сводит к минимуму статические напряжения в несущем кабеле в точке прикрепления и, следовательно, сводит к минимуму вероятность усталостного разрушения кабеля.

Было обнаружено, что в случае многожильных кабелей, таких как несущий кабель, когда кабель подвергается воздействию изгибающих сил, дифференциал скольжения возникает между каждым слоем кабелей. Например, наружный слой отдельных жил действует как единый трубчатый элемент, скользящий относительно его ближайшего внутреннего слоя.

Поэтому важно, чтобы концы каждого слоя могли двигаться в продольном направлении по отношению к ближайшим слоям. Было обнаружено, что прикрепление грузов, демпфирующих колебания, к несущему кабелю посредством запрессовки по возможности должно быть исключено, поскольку силы запрессовки, требуемые для удержания демпфирующего груза на несущем кабеле, создают статические напряжения в несущем кабеле в точке обратного изгиба, что приводит к усталостному разрушению несущего кабеля со временем.

Краткое описание чертежей

Предпочтительное конструктивное исполнение изобретения будет теперь описано только посредством примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

На фиг.1 представлен вид спереди в разрезе демпфера колебаний Стокбриджа;

На фиг.2 представлен вид в поперечном сечении по плоскости А-А согласно фиг.1;

На фиг.3 представлен вид сверху демпфера Стокбриджа согласно фиг.1;

На фиг.4 представлен увеличенный вид одного конца демпфера Стокбриджа, иллюстрирующий один пример соединения между несущим кабелем и демпфирующим грузом в соответствии с настоящим изобретением;

На фиг.5 представлен увеличенный вид одного конца демпфера Стокбриджа, иллюстрирующий дополнительный пример соединения между несущим кабелем и демпфирующим грузом в соответствии с настоящим изобретением;

На фиг.6 представлен увеличенный вид одного конца демпфера Стокбриджа, иллюстрирующий дополнительный пример соединения между несущим кабелем и демпфирующим грузом в соответствии с настоящим изобретением; и

На фиг.7 представлен увеличенный вид одного конца демпфера Стокбриджа, иллюстрирующий дополнительный пример соединения между несущим кабелем и демпфирующим грузом в соответствии с настоящим изобретением.

Предпочтительный вариант реализации изобретения

Обратимся к фиг.1 и 3, на которых изображен демпфер 1 колебаний Стокбриджа. Демпфер содержит пару демпфирующих грузов 2, 3, соединенных посредством многожильного стального кабеля 4, известного как несущий кабель. Зажим 5 прикреплен к кабелю в месте, расположенном между демпфирующими грузами для обеспечения прикрепления к воздушной линии электропередачи.

Демпфер Стокбриджа работает и как реактивный демпфер, и как кулонный демпфер, т.е. демпфер, функционирующий под действием электростатической силы. Это означает, что демпфер настроен на реактивную силу в резонансе с экспериментальной частотой колебаний, но в противофазе с ней. В то же время он поглощает энергию посредством трения между жилами несущего кабеля. Эта энергия вырабатывает тепло, которое рассеивается в воздухе. Демпфер Стокбриджа поглощает большую часть энергии таким образом, но меньшее количество энергии отражается обратно в пролет, и небольшое количество передается через демпфер к зажиму для подвески.

Демпфирующие грузы 2, 3 традиционно изготовлены из чугуна или цинка и имеют такие размеры, что они гармонизируются с четырьмя перекрывающимися тонами или резонансной разверткой в диапазоне экспериментальных частот.

Несущий кабель 4 обычно изготовлен из стальной проволоки с высокой прочностью на разрыв. Несущий кабель 4 может состоять из двух слоев по семь жил, уложенных в виде спирали из стальных жил с высокой прочностью на разрыв. В альтернативном варианте реализации несущий кабель может быть образован из трех слоев жил со спиральной намоткой, в общем из 19 проволок.

Обратимся к фиг.2, на которой зажим 5 содержит основной корпус 6 зажима и пластину 7 держателя, которые прикреплены друг к другу посредством болта 8 и гайки 9. Корпус 6 зажима и пластина 7 держателя приспособлены так, что при соединении они образуют отверстие 10, внутри которого размещена воздушная линия электропередачи. Путем затягивания болта и гайки пластина 7 держателя подтягивается по направлению к корпусу 6 зажима и таким образом закрепляет зажим 5 в положении на линии электропередачи. На нижнем конце 11 корпуса 6 зажима предусмотрено отверстие 12, через которое проходит несущий кабель, причем корпус 6 зажима прикреплен к несущему кабелю 4 посредством запрессовки корпуса зажима в точках 13, 14, показанных на фиг.1.

На фиг.4 показан один пример соединения 20 между несущим кабелем 4 и демпфирующим грузом 3 в соответствии с настоящим изобретением. В соответствии с изобретением только один слой жил из проволоки 21 прикреплен к грузу, причем оставшиеся жилы 22 являются свободными для скольжения, если кабель сгибается. Необходимо учесть, что слоем жил из проволоки, прикрепленным к грузу, может быть либо самый наружный слой 21, либо внутренний слой 22.

Предложен ряд альтернативных вариантов реализации, осуществляющих прикрепление только одного слоя проволоки несущего кабеля к демпфирующему грузу, включая следующие примеры, но не ограничиваясь ими:

(а) Используют соединяющий металл или смолу между наружными слоями и демпфирующим грузом и предотвращают проникновение соединяющего металла или смолы в промежутки между различными слоями. Пример указанного варианта реализации изображен на фиг.4, на которой демпфирующий груз 3 снабжен отверстием 23, в котором размещен конец несущего кабеля 4. Соединяющий металл или смола 19 размещены в отверстии для обеспечения соединения между несущим кабелем 4 и демпфирующим грузом 3. В соответствии с настоящим изобретением соединение является таким, что либо наружный, либо внутренний слой проволоки прикреплен к демпфирующему грузу, в то время как оставшийся слой(и) проволоки является(ются) свободным(и) для скольжения относительно прикрепленного слоя проволоки. Например, это может быть достигнуто путем размещения оболочки или подобного покрытия поверх внутреннего слоя(ев) жил для того, чтобы соединяющий металл или смола образовали соединение только между наружным слоем проволоки и демпфирующим грузом и не проникали во внутренний слой(и).

(b) Пропускают либо наружный, либо внутренний слои жил несущего кабеля через демпфирующий груз и прикрепляют к нему посредством сварки. Пример такого конструктивного исполнения показан на фиг.5, на которой демпфирующий груз 3 снабжен отверстием 23, которое проходит через корпус демпфирующего груза, причем жилы 24 наружного слоя 21 несущего кабеля 4 приварены к наружному концу 25 демпфирующего груза.

(с) Отрезают или иным образом разрушают либо наружный, либо внутренний слой жил несущего кабеля на участке соединения так, что один слой жил соединен с демпфирующим грузом, в то время как оставшийся слой(и) проволоки является(ются) свободным(и) для скольжения относительно прикрепленного слоя проволоки.

(d) Обрезают либо наружный, либо внутренний слои жил так, что демпфирующий груз соединен только с наружным или внутренним слоем проволоки соответственно.

(е) Запрессовывают демпфирующий груз на наружный слой жил несущего кабеля. Пример указанного варианта реализации согласно изобретению изображен на фиг.6, на которой демпфирующий груз снабжен выступом 28, который запрессован или другим образом зажат для образования механического соединения только с наружным слоем жил несущего кабеля.

(f) Используют втулку или подобное механическое средство для крепления, чтобы соединить наружный или внутренний слой жил несущего кабеля с демпфирующим грузом. Пример указанного варианта реализации согласно изобретению изображен на фиг.7, на которой демпфирующий груз 3 снабжен отверстием 23, которое проходит через корпус демпфирующего груза, причем отверстие включает конусную часть 29. Втулка 30 прикреплена на конце несущего кабеля к одному слою жил, причем втулка снабжена конусной наружной поверхностью, дополняющей конусную внутреннюю часть 29 отверстия 23 в демпфирующем грузе. Втулка затем запрессовывается в демпфирующий груз для образования соединения между концом несущего кабеля и демпфирующим грузом.

Хотя изобретение описано со ссылкой на конкретные примеры, специалистам в этой области техники будет понятно, что изобретение может быть реализовано во многих других формах.

1. Демпфер колебаний Стокбриджа, содержащий пару демпфирующих грузов, соединенных многожильным стальным кабелем, зажим, прикрепленный к кабелю в местоположении, расположенном между грузами, для прикрепления к воздушной линии электропередачи, причем указанный многожильный стальной кабель содержит один или более слоев проволоки, в котором в точке соединения демпфирующих грузов со многожильным стальным кабелем один слой проволоки прикреплен к грузу и оставшийся, по меньшей мере, один слой проволоки является свободным для перемещения.

2. Демпфер колебаний Стокбриджа по п.1, в котором в точке соединения демпфирующего груза с многожильным стальным кабелем один слой проволоки прикреплен к грузу, в то время как, по меньшей мере, один оставшийся слой проволоки является свободным для скольжения относительно прикрепленного слоя проволоки.

3. Демпфер колебаний Стокбриджа по одному из п.1 или 2, в котором соединяющий металл или смола используются для соединения между наружными слоями и демпфирующим грузом и предотвращают проникновение соединяющего металла или смолы в промежутки между различными слоями.

4. Демпфер колебаний Стокбриджа по п.1 или 2, в котором либо наружный, либо внутренний слой жил несущего кабеля пропущены через демпфирующий груз и прикреплены к нему посредством сварки.

5. Демпфер колебаний Стокбриджа по одному из п.1 или 2, в котором либо наружный, либо внутренний слой жил несущего кабеля отрезаны или иным образом разрушены на участке соединения так, что один слой жил соединен с демпфирующим грузом, в то время как, по меньшей мере, один оставшийся слой проволоки является свободным для скольжения относительно прикрепленного слоя проволоки.

6. Демпфер колебаний Стокбриджа по одному из п.1 или 2, в котором либо наружный, либо внутренний слой жил отрезан так, что демпфирующий груз соединен только с внутренним или наружным слоем проволоки соответственно.

7. Демпфер колебаний Стокбриджа по одному из п.1 или 2, в котором демпфирующий груз запрессован на наружный слой жил несущего кабеля.

8. Демпфер колебаний Стокбриджа по одному из п.1 или 2, в котором втулка или подобное механическое средство для крепления использована для соединения наружного или внутреннего слоя жил несущего кабеля с демпфирующим грузом.

9. Способ изготовления демпфера колебаний Стокбриджа, содержащего пару грузов, соединенных многожильным стальным кабелем, зажим, прикрепленный к кабелю в местоположении, расположенном между грузами, для прикрепления к воздушной линии электропередачи, причем указанный многожильный стальной кабель содержит один или более слоев проволоки, в котором в точке соединения демпфирующего груза с многожильным стальным кабелем один слой проволоки прикрепляют к грузу и оставшийся, по меньшей мере, один слой проволоки является свободным для перемещения.

10. Способ изготовления демпфера колебаний Стокбриджа по п.9, в котором в точке соединения демпфирующего груза с многожильным стальным кабелем один слой проволоки прикрепляют к грузу, в то время как, по меньшей мере, один оставшийся слой проволоки является свободным для скольжения относительно прикрепленного слоя проволоки.

11. Способ изготовления демпфера колебаний Стокбриджа по одному из п.9 или 10, в котором соединяющий металл или смолу используют для соединения между наружными слоями и демпфирующим грузом и предотвращают проникновение соединяющего металла или смолы в промежутки между различными слоями.

12. Способ изготовления демпфера колебаний Стокбриджа по одному из п.9 или 10, в котором либо наружный, либо внутренний слой жил несущего кабеля пропускают через демпфирующий груз и прикрепляют к нему посредством сварки.

13. Способ изготовления демпфера колебаний Стокбриджа по одному из п.9 или 10, в котором либо наружный, либо внутренний слой жил несущего кабеля отрезают или иным образом разрушают на участке соединения так, что один слой жил соединяют с демпфирующим грузом, в то время как оставшийся, по меньшей мере, один слой проволоки является свободным для скольжения относительно прикрепленного слоя проволоки.

14. Способ изготовления демпфера колебаний Стокбриджа по одному из п.9 или 10, в котором либо наружный, либо внутренний слой жил отрезают так, что демпфирующий груз соединяют только с внутренним или наружным слоем проволоки соответственно.

15. Способ изготовления демпфера колебаний Стокбриджа по одному из п.9 или 10, в котором демпфирующий груз запрессовывают на наружный слой жил несущего кабеля.

16. Способ изготовления демпфера колебаний Стокбриджа по одному из п.9 или 10, в котором втулку или подобное механическое средство для крепления используют для соединения наружного или внутреннего слоя жил несущего кабеля с демпфирующим грузом.