Вставка в поддерживающий зажим для подвески оптического кабеля связи на опорах контактной сети

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к элементам кабельной арматуры, то есть к объектам типа опор, хомутов, зажимов, предназначенных для подвески длинномерных объектов, преимущественно самонесущих волоконно-оптических кабелей (ВОК) связи на железобетонных и металлических опорах контактной сети и автоблокировки вдоль железнодорожных путей. Технический результат - повышение срока службы ВОК за счет исключения электротермического разрушения материала вставки и ВОК, вызванного электрическим пробоем в результате наведенного напряжения от высоковольтной контактной сети и увеличения рабочего изгиба кабеля в диапазоне углов 45-50°. Технический результат достигается тем, что в известной вставке в поддерживающий зажим для подвески волоконно-оптического кабеля связи на опорах контактной сети, содержащей два симметричных полукольцевых элемента из эластичного материала, снабженные элементами крепления внутри металлической втулки поддерживающего зажима и образующих продольный канал для размещения кабеля, внешняя поверхность которых имеет цилиндрическую форму, согласно изобретению, в качестве эластичного материала использована электропроводящая резина, удельное объемное сопротивление которой составляет не более 6 Ом·м, а внутренняя поверхность полукольцевых элементов выполнена в форме плавно нарастающего расширения от центра к краям. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к элементам кабельной арматуры, то есть к объектам типа опор, хомутов, зажимов, предназначенных для подвески длинномерных объектов, преимущественно самонесущих волоконно-оптических кабелей связи на железобетонных и металлических опорах контактной сети и автоблокировки вдоль железнодорожных путей.

В настоящее время в соответствии с государственной программой по созданию современной магистральной цифровой сети связи на территории Российской Федерации путем прокладки волоконно-оптических кабелей (ВОК) по существующим опорам контактной сети разработаны и серийно выпускаются зажимы поддерживающие, предназначенные для подвески ВОК, состоящие из металлического корпуса с крепежными элементами и эластичных вставок из масло-бензостойкой резины:

- зажим поддерживающий ЗП (патент RU №2146785 C1, F 16 L 3/10, дата публ. 20.03.2000) /1/;

- зажим поддерживающий с гофрированной резиновой вставкой (патент RU №2212742 С2, МПК 7 Н 02 G 7/05, F 16 L 3/10, дата публ. 20.09.2003) /2/;

- зажим поддерживающий с гофрированной резиновой вставкой модернизированный (патент RU №2212743 С2, 7 МПК Н 02 G 7/05, F 16 L, дата публикации 20.09.2003) /3/.

Опора для крепления длинномерных объектов /2/ содержит эластичный вкладыш, закрепленный в корпусе полукольцевых элементов поддерживающего зажима, состоящего из втулки и продольных гофрированных конусов. Эластичный вкладыш выполнен из резины, имеющей коэффициент упругости больше, а жесткость меньше, чем материал длинномерного объекта. Вкладыш имеет центральный продольный канал для укладки длинномерного объекта. Со стороны полукольцевых элементов корпуса поддерживающего зажима эластичный вкладыш имеет присоединительные фланцы, при этом резиновая втулка вкладыша снабжена установочным элементом, который выполнен в виде конуса с отжимным поперечным буртом, фиксирующим эластичную вставку в полукольцевом элементе от смещения. 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 рассчитывается таким образом, чтобы в результате деформации втулки усилие сдавливания длинномерного объекта оставалось в пределах расчетных величин.

Описанное изобретение частично решает задачу повышения защищенности длинномерных объектов от повреждения в результате воздействия изгибающих моментов и/или поперечных нагрузок.

Поддерживающий зажим /3/ состоит из цилиндрической втулки в виде двух полукольцевых элементов, соединенных осью, каждый из которых имеет створку и стяжную серьгу с плоскими внутренними поверхностями, гофрированного эластичного вкладыша и крепежа. Эластичный вкладыш снабжен выступами, расположенными в его продольном канале, которые выполнены в виде сужения в центральной части продольного канала. В другом варианте продольный канал эластичного элемента выполнен в виде овала, длинная ось которого сориентирована параллельно плоскости разъема створок. Наружные выступы эластичного вкладыша обеспечивают его изгиб на выступающих частях. Гофрированные эластичные вставки имеют на краях стопорные кольца для исключения раскрытия разрезной конструкции. Конструктивное выполнение зажима направлено на 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, обусловленных собственным весом и внешними воздействиями, которые обусловлены температурным расширением (сжатием) кабеля, погодными условиями - влажность, налипание снега, обледенение, ветровая нагрузка.

Недостатки описанных конструктивных решений /2/, /3/ состоят в следующем.

Гофрированные эластичные вставки имеют на краях стопорные кольца для исключения раскрытия разрезной конструкции. Стопорные кольца надо выполнять из высоколегированных антикоррозионных сплавов, рассчитанных на работу в условиях агрессивных осадков в сильных электрических полях, что удорожает конструкцию. Кроме того, наличие стопорных колец значительно усложняет процесс монтажа и демонтажа кабеля при строительстве и плановом техническом обслуживании линии связи. Выполнение эластичных вставок с гофрированными элементами на краях увеличивает вес конструкции и усложняет технологию изготовления эластичных вкладышей.

Наиболее близким техническим решением по конструктивному выполнению к заявляемому изобретению является эластичная вставка в поддерживающий зажим для крепления длинномерных объектов типа кабеля /1/, принимаемая за прототип, в которой исключены стопорные кольца. Эластичная вставка состоит из двух полукольцевых частей из эластичного материала, образующих продольный канал для размещения кабеля.

Поддерживающий зажим (опора) выполнен в виде удлиненной металлической втулки, состоящей из двух симметричных полукольцевых элементов, которые снабжены полукольцевыми диэлектрическими эластичными вставками, наружная сторона которых соответствует внутреннему профилю втулки, а внутренняя сторона в большей части поверхности - профилю и диаметру кабеля. Эластичные вставки фиксируются в металлической втулке крепежными цилиндрическими элементами. Наличие на кромках втулки эластичной прослойки, как указано в патенте, предотвращает резкий изгиб и излом на жесткой кромке провисающих объектов. Однако на практике эластичная прослойка на кромках втулки не обеспечивает целостность оболочки и силовой кевларовой оплетки ВОК, что вызвано касательными механическими напряжениями при провисании кабеля и поворотах трассы на кромках продольного канала, что обусловлено ограничением диапазона углов рабочего изгиба кабеля до 10°. При больших углах изгиба происходит повреждение кабеля из-за трения на краях вставки, что снижает его срок службы до 3-5 лет.

Другим недостатком прототипа, присущим, в равной мере, и всем известным аналогам является незащищенность эластичной вставки и размещенного в ней ВОК (его кевларовой защитной оболочки и самого оптического волокна) от электротермического разрушения вследствие пробоя электрическими разрядами, вызванными наведенным напряжением от высоковольтной контактной сети. В соответствии с правилами подвески и монтажа самонесущего ВОК на опорах контактной сети и высоковольтных линий передач, стр.10 /4/ требуется заземление металлических частей зажима при наличии над ВОК проводов напряжением свыше 0.4 кВ. Выполнение этого требования приводит к повышению напряжения на эквивалентном конденсаторе, образованном ВОК, цилиндрической металлической втулкой и диэлектрической резиновой вставкой внутри нее и следовательно увеличивает вероятность электрического пробоя, приводящего к термическому разрушению эластичной вставки и защитной оболочки ВОК. В результате требуется замена эластичных вставок и кабеля по истечении пяти лет эксплуатации, что значительно увеличивает эксплуатационные расходы по обслуживанию магистральной сети связи по существующим опорам контактной сети и автоблокировки вдоль железнодорожных путей, общей протяженностью в Российской Федерации до 35 тыс. км.

Задачей настоящего изобретения является повышение срока службы ВОК за счет:

- исключения электротермического разрушения материала вставки, вызванного электрическим пробоем в результате наведенного напряжения от высоковольтной контактной сети;

- снятия механических нагрузок на кабель в месте выхода его из крепления за счет увеличения рабочего изгиба кабеля в диапазоне углов 45-50°, против 10° - у прототипа.

Указанный технический результат достигается тем, что вставка в поддерживающий зажим для подвески волоконно-оптического кабеля связи на опорах контактной сети, содержащая два симметричных полукольцевых элемента из эластичного материала, снабженные элементами крепления внутри металлической втулки поддерживающего зажима и образующие продольный канал для размещения кабеля, внешняя поверхность которых имеет цилиндрическую форму, согласно изобретению, в ней в качестве эластичного материала использована электропроводящая резина, объемное электрическое сопротивление которой соответствует среднему сопротивлению контактных переходов с металлической втулки на землю, а внутренняя поверхность полукольцевых элементов выполнена в форме плавно нарастающего расширения от центра к краям.

Оптимальным вариантом выполнения изобретения является выполнение эластичного вкладыша из масло-бензостойкой резины, имеющей объемное удельное электрическое сопротивление 4-6 Ом·м.

Другое отличие состоит в том, что величина угла расширения внутренней поверхности полукольцевых элементов от центра к краям составляет 22,5-25°.

Выполнение эластичной вставки из электропроводящей резины обеспечивает в эксплуатационных условиях отведение наведенного напряжения высоковольтной контактной сетью железной дороги в 26 кВ к заземляющему проводнику, размещенному на опоре контактной сети.

Выполнение внутренней поверхности полукольцевых элементов в форме плавно нарастающего расширения от центра к краям увеличивает допустимый угол изгиба кабеля до 50° при провисании и поперечных нагрузках, что препятствует его разрушению из-за механического трения на краях вставки.

Простота конструкции эластичной вставки и низкая материалоемкость обеспечивают ей технологичность при массовом производстве.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 показано сечение по АА полукольцевого элемента (а) и вид сбоку (б), на фиг.2 - фотография готового изделия, на фиг.3 - фотография корпуса поддерживающего зажима /1/, где цифрой 1 показана металлическая втулка для крепления в ней эластичной вставки.

В примере конкретного выполнения эластичная вставка в поддерживающий зажим для подвески ВОК на опорах контактной сети (фиг.1) содержит два симметричных полукольцевых элемента 1, выполненных из электропроводящей масло-бензостойкой резины, удельное объемное электрическое сопротивление которой после термического старения в воздухе в течение 24 ч при температуре (70±2)°С составляет не более 5 Ом·м согласно ТУ 2539-001-49827739-2004 "Электропроводящие вставки резиновые формовые", ЗАО "Кавказ Транстелеком", введены 08.12.2004 г. /5/ и ТУ 2512-008-00149564 "Смесь резиновая невулканизированная" марки ЭП-2, введены 01.01.2005 г., производимая ОАО Завод резино-технических изделий (ЗРТИ), г.Ростов-на-Дону /6/.

Внешняя поверхность 1 эластичной вставки имеет так же, как и у прототипа форму удлиненного цилиндра. Внутренняя поверхность 2 каждого полукольцевого элемента имеет форму плавно нарастающего расширения от центра к краям и составляет 22,5-25°, что соответствует максимально возможному диапазону углов при данной толщине стенок вставки и обеспечивает допустимый рабочий изгиб оптического кабеля в диапазоне углов 45-50° (фиг.1а). Внешняя поверхность каждого полукольцевого элемента снабжена двумя крепежными элементами 3, которые представляют собой цилиндрические основания с конусообразной рабочей частью (фиг.1б). Эластичную вставку помещают в металлическую втулку поддерживающего зажима /1/ (фиг.3) и фиксируют в ней крепежными элементами 3 для предотвращения смещения вставки вдоль ее продольной оси.

При возникновении электрических зарядов на ВОК, обусловленных наведенным высоковольтным напряжением, происходит стекание зарядов с ВОК через проводящую вставку на заземлитель, закрепленный на опоре контактной сети, что исключает электротермическое разрушение ВОК.

Для определения требований к электропроводности резины экспериментально в полевых условиях измерялось среднее сопротивление контактных переходов с металлической втулки на землю мегомметром ПК-1М при подвеске кабеля на опорах контактной сети железной дороги. Величина удельного объемного сопротивления контактных переходов составляет 4-6 Ом·м.

Из этого условия выбран диапазон значений среднего сопротивления контактного перехода от поверхности ВОК до металлической втулки 1 (фиг.3), которое определяет требования к электропроводным характеристикам материала вставки. Следовательно, электропроводность материала вставки в поддерживающий зажим обеспечивает согласование сопротивлений всех элементов конструкции: поддерживающего зажима, эластичной вставки, кронштейна узла подвески и снижающего заземлителя.

Освоено серийное производство эластичных вставок в поддерживающий зажим для подвески ВОК на опорах контактной сети. Натурные испытания показали значительное увеличение срока эксплуатации эластичных вставок и ВОК.

Источники информации.

1. Патент RU №2146785 C1, F 16 L 3/10, дата публ. 20.03.2000 - прототип.

2. Патент RU №2212742 С2, МПК 7 Н 02 G 7/05, F 16 L 3/10, дата публ. 20.09.2003.

3. Патент RU №2212743 С2, 7 МПК Н 02 G 7/05, F 16 L, дата публикации 20.09.2003.

4. Правила подвески и монтажа самонесущего волоконно-оптического кабеля на опорах контактной сети и высоковольтных линий автоблокировки. Министерство путей сообщения Российской Федерации. ЦЭ/ЦИС-677 утвержд. 15.08.1999, М., 2000, с.10.

5. ТУ 2539-001-49827739-2004 "Электропроводящие вставки резиновые формовые", ЗАО "Кавказ Транстелеком", введены 08.12.2004 г.

6. ТУ 2512-008-00149564 "Смесь резиновая невулканизированная" марки ЭП-2, введены 01.01.2005 г., производимая ОАО "Завод резино-технических изделий" (ЗРТИ), г.Ростов-на-Дону.

1. Вставка в поддерживающий зажим для подвески волоконно-оптического кабеля связи на опорах контактной сети, содержащая два симметричных полукольцевых элемента из эластичного материала, снабженные элементами крепления внутри металлической втулки поддерживающего зажима и образующие продольный канал для размещения кабеля, внешняя поверхность полукольцевых элементов имеет цилиндрическую форму, отличающаяся тем, что в качестве эластичного материала использована электропроводящая резина, объемное электрическое сопротивление которой соответствует среднему сопротивлению контактных переходов с металлической втулки на землю, а внутренняя поверхность полукольцевых элементов выполнена в форме плавно нарастающего расширения от центра к краям.

2. Вставка по п.1, отличающаяся тем, что эластичный вкладыш выполнен из масло-бензостойкой резины, имеющей объемное удельное электрическое сопротивление 4÷6 Ом·м.

3. Вставка по п.1, отличающаяся тем, что величина расширения внутренней поверхности полукольцевых элементов от центра к краям составляет 22,5-25°.