Результат интеллектуальной деятельности: СПИРАЛЬНЫЙ НАТЯЖНОЙ ЗАЖИМ

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано на воздушных линиях электропередачи в качестве спиральных натяжных зажимов для крепления проводов к анкерным опорам.

Известен натяжной зажим для анкерного крепления проводов воздушных линий электропередачи и волоконно-оптических кабелей линий связи, содержащий навитую на провод или кабель U-образную прядь проволочных спиралей, состоящую из двух ветвей и с одного конца заканчивающуюся крепежной петлей, в которую вложен коуш, при этом зажим снабжен также дополнительно введенной U-образной прядью проволочных спиралей с коушем, вложенным в ее петлю, навиваемых поверх первой пряди и имеющей направление навивки, противоположное направлению навивки первой пряди, балансирным коромыслом с плечами неодинаковой длины, каждое из которых через короткую и соответственно длинную шарнирную тягу подсоединено к коушу таким образом, что указанные U-образные пряди проволочных спиралей смещены относительно друг друга вдоль продольной оси провода или кабеля на 0,5-2 шага навивки [1].

В данном техническом решении заявитель ставил задачу добиться полной компенсации крутящих моментов, создаваемых прядями и действующими на зажим, что привело к значительному усложнению конструкции зажима; тем не менее, на практике зачастую натяжные зажимы с такими характеристиками не находят широкого применения.

Известен также спиральный натяжной зажим для анкерного крепления проводов воздушных линий электропередачи или кабелей воздушных линий связи, содержащий навитую либо на провод, или кабель, либо на протектор, смонтированный на проводе или кабеле, U-образную прядь проволочных спиралей, состоящую из двух ветвей и с одного конца заканчивающуюся крепежной петлей, в которую вложен коуш; он выполнен в виде двухслойной конструкции с дополнительно введенной U-образной прядью проволочных спиралей, состоящей из двух ветвей и заканчивающейся крепежной петлей, при этом дополнительно введенная прядь имеет направление навивки, обратное направлению навивки первой пряди таким образом, что если проволочные спирали первой пряди имеют правую навивку, то проволочные спирали дополнительно введенной пряди имеют левую навивку, а ее ветви навиваются поверх ветвей первой пряди, навитой на провод, или кабель, либо на установленный на проводе или кабеле протектор, причем обе вышеупомянутые пряди крепежными петлями вложены в коуш [2].

Этот известный зажим отличается хорошей эксплуатационной надежностью за счет введения в конструкцию дополнительной пряди проволочных спиралей, но только при закреплении зажима на стандартных проводах, широко применяемых на воздушных линиях электропередачи. Применение же зажимов на новых быстро внедряемых в настоящее время проводах с композитным сердечником остается достаточно проблематичным, поскольку технические характеристики материала их прядей проволочных спиралей не соответствуют физико-механическим характеристикам таких проводов.

Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является спиральный натяжной зажим для подвески неизолированных проводов воздушных линий электропередачи, содержащий прядь спиральных проволок, ветви которой навиты на провод, а в ее петлю вложен коуш [3].

Указанное техническое решение не является универсальным, так как не рассчитано на применение на воздушных линиях электропередачи, оснащенных проводами новой прогрессивной конструкции, а именно, проводами с композитным сердечником, которые характеризуются высокими физико-механическими характеристиками.

Заявитель ставил перед собой задачу разработки новой конструкции натяжного зажима для крепления проводов к анкерным опорам воздушных линий электропередачи, а именно композитных проводов или проводов с композитным сердечником, которые отличаются высокими физико-механическими характеристиками: эксплуатационной надежностью, стойкостью к повышенным температурам, высокой пропускной токовой способностью и другими положительными качествами. Технический результат, заключающийся в обеспечении эффективной работы натяжных зажимов на воздушных линиях электропередачи с композитными проводами или проводами с композитным сердечником, достигается за счет новой совокупности конструктивных признаков предложенного спирального натяжного зажима, изложенной в ниже представленной формуле изобретения: «спиральный натяжной зажим для подвески неизолированных проводов воздушных линий электропередачи, содержащий прядь проволочных спиралей, ветви которой навиты на провод или композитный сердечник провода, а в ее петлю вложен коуш, закрепленный на опоре; прядь проволочных спиралей изготовлена из материала, физико-механические характеристики которого равноценны физико-механическим характеристикам материала сердечника и самого провода или его композитного сердечника, проволочные спирали пряди круглой или трапециевидной формы навиты на провод или композитный сердечник с переменным шагом навивки и углом наклона α проволочных спиралей, отсчитываемым от поперечного сечения зажима, перпендикулярного его или сердечника продольной оси х, изменяющимся по следующему закону: α(х)=α₀+с(х/l)^k, где α₀ - начальный угол наклона проволочных спиралей относительно поперечного сечения зажима или сердечника; l - длина зажима; с и k - числовые параметры, варьируемые в пределах: с=0,2÷0,8 и k=1÷3, концы петли пряди проволочных спиралей зажаты в обратных конусах, опирающихся на вкладыш цилиндрического стакана, закрепленного в коуше, причем угол β обратных конусов приближенно равен углу наклона α проволочных спиралей пряди, внутренняя поверхность которых покрыта слоем абразива с размером зерен, выбираемым в пределах 0,1÷0,5 мкм, при этом изготовленный из композитного материала сердечник провода или сердечник и провод имеют покрытие, толщина которого равна 0,5÷1,5 мм; угол наклона проволочных спиралей относительно поперечного зажима изменялся по вышеуказанному закону с числовыми параметрами с и k, равными 0,35 и 2,0, соответственно; для варианта монтажа зажима на композитный сердечник диаметром 6 мм, он имеет следующие физико-механические характеристики: диаметр спиральной проволоки d=2,1 мм, число проволок в зажиме n=7, начальный угол наклона проволочных спиралей относительно поперечного сечения зажима или сердечника α₀=98° или 8° от продольной оси х зажима, модуль упругости материала проволоки Е=2000 кГ/мм², коэффициент Пуассона µ=0,29, натяг, то есть разность радиусов проволочных спиралей в свободном состоянии и смонтированном на сердечнике, ω=0,1 мм, коэффициент трения k_T=0,5, предельно допустимая нагрузка на зажим N=3500 кГ.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид натяжного зажима, выполненного согласно настоящему изобретению, вид перпендикулярно проводам воздушной линии электропередачи; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1.

Заявляемый спиральный натяжной зажим для подвески неизолированных проводов воздушных линий электропередачи, например, композитных проводов или проводов с композитным сердечником 1 (фиг.1) состоит из пряди проволочных спиралей и крепежного устройства в виде коуша 2. Ветви 3, 4 пряди проволочных спиралей навиваются на композитный сердечник 1, а в петлю 5 пряди проволочных спиралей вкладывается коуш 2, который крепится к опоре (не показана) воздушной линии электропередачи. Проволочные спирали ветвей 3, 4 пряди могут быть выполнены круглой или трапециевидной формы и навиваются на композитный сердечник 1 с переменным шагом навивки, изменяющимся по следующему закону: α(х)=α₀+с(х/l)^k, где α₀ - начальный угол наклона проволочных спиралей относительно поперечного сечения зажима или сердечника; l - длина зажима; с и k - числовые параметры, варьируемые в пределах: с=0,2÷0,8 и k=1÷3, например, практический вариант, когда угол наклона проволочных спиралей относительно поперечного зажима изменялся по вышеуказанному закону с числовыми параметрами с и k, равными 0,35 и 2,0, соответственно.

Концы 6, 7 петли 5 пряди проволочных спиралей фиксируются в обратных конусах 8, 9, которые опираются на вкладыш 10 цилиндрического стакана 11, закрепляемого в коуше 2. Углы β обратных конусов 8, 9 подбираются с таким расчетом, чтобы они были приблизительно равны углу наклона α проволочных спиралей пряди, что позволяет сбалансировать и выровнять крутящие моменты, возникающие в процессе эксплуатации натяжного зажима.

Внутренняя поверхность ветвей 3, 4 проволочных спиралей пряди покрывается слоем абразива с точно выбранным размером зерен в пределах 0,1÷0,5 мкм, а композитный сердечник 1 провода или сердечник и провод - специальным покрытием 12, толщина которого равна 0,5÷1,5 мм.

Прядь проволочных спиралей изготавливается из материала, имеющего физико-механические характеристики, близкие физико-механическим характеристикам материала сердечника и самого провода или его композитного сердечника 1.

Как пример, для варианта монтажа зажима на композитный сердечник диаметром 6 мм, зажим имеет следующие физико-механические характеристики: диаметр спиральной проволоки d=2,1 мм, число проволок в зажиме n=7, начальный угол наклона проволочных спиралей относительно поперечного сечения зажима или сердечника α₀=98° или 8° от продольной оси х зажима, модуль упругости материала проволоки Е=2000 кГ/мм², коэффициент Пуассона µ=0,29, натяг, то есть разность радиусов проволочных спиралей в свободном состоянии и смонтированном на сердечнике, ω=0,1 мм, коэффициент трения k_T=0,5, предельно допустимая нагрузка на зажим N=3500 кГ.

Зажим монтируется следующим образом:

Зажим монтируется либо на провод с композитным сердечником, либо просто на композитный сердечник 1. В обоих вариантах и провод, и композитный сердечник могут иметь специальное покрытие 12 определенной толщины, усиливающее сцепление проволочных спиралей с ними. Ветви 3, 4 проволочных спиралей пряди пропускаются через обратные конусы 8, 9, во вкладыш 10 цилиндрического стакана 11 вводится конец 13 композитного сердечника 1, петля 5 проволочных спиралей пряди вкладывается в коуш 2 и на композитный сердечник 1 последовательно наматываются обе ветви 3, 4 проволочных спиралей пряди, после чего смонтированный зажим посредством коуша 2 закрепляется к анкерной опоре воздушной линии электропередачи.

Предлагаемый спиральный натяжной зажим относится к классу линейной арматуры, интенсивно внедряемой в настоящее время на воздушных линиях электропередачи. Эта арматура разрабатывается под применение новых проводов, таких как высокотемпературные провода или композитные провода, которые предъявляют повышенные требования к используемой линейной арматуре, в частности спиральным натяжным зажимам. За счет выполнения пряди проволочных спиралей из материала, близкого по характеристикам к характеристикам композитных материалов, из которых изготавливаются провода с композитным сердечником, навивки проволочных спиралей определенным способом, с переменным шагом, описываемым математическим соотношением, выполнением крепежного устройства зажима к опоре усиленной конструкции и другим новым техническим решениям удалось более равномерно распределять усилия по длине зажима, уменьшить длину проволочных спиралей зажима, то есть снизить его вес и в конечном итоге разработать эффективный, надежный в работе спиральный натяжной зажим для воздушных линий электропередачи с композитными проводами.

Источники информации

[1]. Описание изобретения к патенту №2315408 «Спиральный натяжной зажим», H02G 7/02, заявлено 30.08.2006, опубликовано 20.01.2008.

[2]. Описание изобретения к патенту №2291535 «Спиральный натяжной зажим», H02G 7/02, заявлено 12.10.2005, опубликовано 10.01.2007.

[3]. Описание изобретения к патенту №2272346 «Спиральный натяжной зажим», H02G 7/02, заявлено 29.07.2004, опубликовано 20.03.2006.

[4]. Ежемесячный производственно-технический журнал “Электрические станции” №1, 1998 г., стр.3-5, рис.2.

[5]. Авторское свидетельство СССР №1014083, H02G 7/02, от 11.08.81 г.

[6]. Описание изобретения к патенту №2035104 «Способ изготовления натяжных зажимов спирального типа», H02G 1/04, опубликовано 10.05.95.

[7]. Патент США №4791237, опубликован 13.12.1988 г.

[8]. Патент Франции №2215731, опубликован 23.08.1974 г.