Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для определения места повреждения кабеля

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения мест повреждения на кабельных линиях электропередачи и связи.

Известно устройство для определения места повреждения кабеля (пат. РФ №2585323, авторы Кашин Я.М., Кириллов Г.А., Бордиян Р.Н.), содержащее импульсный измеритель, радиотелефон, источник радиоактивного излучения (ИРИ), установленный в центре свинцового контейнера в расположенном по его оси симметрии вертикальном канале, при этом в нижней части свинцового контейнера установлен затворный механизм, состоящий из свинцовой крышки, по центру которой выполнен вертикальный узконаправленный выходной канал, расположенный на одной оси с вертикальным каналом свинцового контейнера, и установленного внутри свинцовой крышки свинцового затвора с вертикальным проходным каналом, смещенным относительно оси симметрии свинцового контейнера влево, прижимаемого к нижней части свинцового контейнера прижимными пружинами с шариками и имеющего возможность плавно перемещаться вдоль нее до полного совмещения проходного канала свинцового затвора с вертикальным каналом свинцового контейнера и вертикальным узконаправленным выходным каналом свинцовой крышки по оси симметрии свинцового контейнера, при этом свинцовый затвор торцевыми частями упруго связан со свинцовой крышкой распорными пружинами и своей левой стороной соединен посредством гибкого троса, находящегося в стальной оболочке, с кнопкой дистанционного управления.

Однако это устройство и входящий в его состав ИРИ не обеспечивают достаточно безопасной работы оператора, перемещающего устройство вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, вследствие того, что находящийся в свинцовом контейнере ИРИ, устанавливаемом оператором на землю, создает определенную зону радиоактивной опасности для оператора, находящегося в непосредственной близости к ИРИ в момент нажатия им кнопки дистанционного управления.

Увеличение безопасной дальности в известном устройстве для определения места повреждения кабеля приводит к необходимости увеличения длины гибкого троса, что приводит к увеличению сил трения его о внутреннюю поверхность стальной оболочки при нажатии оператором на кнопку дистанционного управления, и соответственно, необходимости дополнительных усилий, прилагаемых оператором для нажатия на кнопку дистанционного управления.

Кроме того, оператор, вручную перемещающий ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, нажимая и удерживая кнопку дистанционного управления не может обеспечить точность совмещения проходного канала свинцового затвора с вертикальным каналом свинцового контейнера и вертикальным узконаправленным выходным каналом свинцовой крышки из-за отсутствия возможности фиксации свинцового затвора при полном совмещении этих каналов и информированности об их совмещении, а это в свою очередь приводит к смещению затвора относительно вертикального канала свинцового контейнера и вертикального узконаправленного выходного канала свинцовой крышки, и как следствие - к уменьшению потока радиоактивного γ-излучения, проходящего через проходной канал свинцового затвора и вертикальный узконаправленный выходной канал свинцовой крышки и воздействующего на поврежденный кабель, в результате чего созданная искусственная волновая неоднородность в изоляции кабеля может быть частично размыта, что приводит к уменьшению точности определения места повреждения кабеля.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и принятым авторами за прототип является устройство для определения места повреждения кабеля (пат. РФ №2650081 авторы Кашин Я.М., Кириллов Г.А., Варенов А.Б.), содержащее импульсный измеритель, радиотелефон, источник радиоактивного излучения, установленный в центре свинцового контейнера в расположенном по его оси симметрии вертикальном канале, при этом в нижней части свинцового контейнера установлен затворный механизм, состоящий из свинцовой крышки, по центру которой выполнен вертикальный узконаправленный выходной канал, расположенный на одной оси с вертикальным каналом свинцового контейнера, и установленного внутри свинцовой крышки свинцового затвора с вертикальным проходным каналом, смещенным относительно оси симметрии свинцового контейнера влево, прижимаемого к нижней части свинцового контейнера прижимными пружинами с шариками и имеющего возможность плавно перемещаться вдоль нее до полного совмещения проходного канала свинцового затвора с вертикальным каналом свинцового контейнера и вертикальным узконаправленным выходным каналом свинцовой крышки по оси симметрии свинцового контейнера, при этом свинцовый затвор своей правой торцевой частью упруго связан со свинцовой крышкой распорной пружиной. На левой наружной стороне свинцового контейнера закреплен блок автономного управления, состоящий из реле времени, кнопки включения реле времени и аккумуляторной батареи, а к левой внутренней стороне свинцовой крышки жестко прикреплен выталкивающий электромагнит, состоящий из радиационностойкой обмотки, подключенной к выходу реле времени, и стального стержня-якоря, жестко прикрепленного к левой стороне свинцового затвора, а в нижней правой части свинцовой крышки установлен упор, расстояние от которого до оси симметрии вертикального канала свинцового контейнера выполнено равным расстоянию от оси симметрии вертикального проходного канала до правого края свинцового затвора.

Недостатками данного устройства являются:

1. Возможность слабого воздействия γ-излучения через слой земли на поврежденный кабель из-за неполного прохождения γ-излучения от ИРИ через проходной канал свинцового затвора, вертикальный канал свинцового контейнера и вертикальный узконаправленный выходной канал, обусловленного возможностью неполного их совмещения и отсутствием у оператора, перемещающего свинцовый контейнер с ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, информации о полном совмещении этих каналов.

2. Недостаточное обеспечение безопасной работы оператора, перемещающего свинцовый контейнер с ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, вследствие того, что у него отсутствует информация об открытии свинцового затвора (совмещения вертикального проходного канала свинцового затвора с вертикальным каналом свинцового контейнера и вертикальным узконаправленным выходным каналом), и он, не владея этой информацией, может подойти к свинцовому контейнеру с ИРИ в то время, когда три канала совмещены, и поток γ-излучения рассеивается в окружающем пространстве, что оказывает негативное воздействие на организм оператора и находящихся поблизости людей.

Задачей предлагаемого изобретения является усовершенствование устройства для определения места повреждения кабеля, позволяющее обеспечить безопасность работы оператора, перемещающего свинцовый контейнер с ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля.

Технический результат заявленного изобретения - уменьшение вероятности радиоактивного облучения оператора, перемещающего свинцовый контейнер с ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, за счет обеспечения возможности информирования его о точном совмещении проходного, вертикального и вертикального узконаправленного выходных каналов, а также предотвращение неполного прохождения похождения γ-излучения от ИРИ и, соответственно, слабого воздействия γ-излучения через слой земли на поврежденный кабель, за счет повышения точности совмещения каналов.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для определения места повреждения кабеля, содержащем импульсный измеритель, радиотелефон, источник радиоактивного излучения, установленный в центре свинцового контейнера в расположенном по его оси симметрии вертикальном канале, при этом в нижней части свинцового контейнера установлен затворный механизм, состоящий из свинцовой крышки, по центру которой выполнен вертикальный узконаправленный выходной канал, расположенный на одной оси с вертикальным каналом свинцового контейнера и установленного внутри свинцовой крышки свинцового затвора с вертикальным проходным каналом, смещенным влево относительно оси симметрии свинцового контейнера, прижимаемого к нижней части свинцового контейнера прижимными пружинами с шариками и имеющего возможность плавно перемещаться вдоль нее до полного совмещения вертикального проходного канала свинцового затвора с вертикальным каналом свинцового контейнера и вертикальным узконаправленным выходным каналом свинцовой крышки по оси симметрии свинцового контейнера, при этом свинцовый затвор своей правой торцевой частью упруго связан со свинцовой крышкой распорной пружиной, к левой внутренней стороне свинцовой крышки жестко прикреплен выталкивающий электромагнит, состоящий из радиационностойкой обмотки и стального стержня-якоря, жестко прикрепленного к левой стороне свинцового затвора, а в нижней правой части свинцовой крышки установлен упор, расстояние от которого до оси симметрии вертикального канала свинцового контейнера выполнено равным расстоянию от оси симметрии вертикального проходного канала до правого края свинцового затвора, при этом на наружной стороне свинцового контейнера закреплен блок автономного управления, содержащий аккумуляторную батарею, при этом блок автономного управления дополнительно содержит красную сигнальную лампу и зеленую сигнальную лампу, установленные в верхней его части, и электронный блок, при этом на упоре со стороны свинцового затвора устанавливается сигнальный концевой микровыключатель, в нижней наружной части свинцовой крышки устанавливается нижний концевой выключатель, а в нижней внутренней части свинцовой крышки слева от вертикального узконаправленного выходного канала свинцовой крышки устанавливается сигнальный промежуточный микровыключатель, расстояние от правого края которого до левого края вертикального канала свинцового контейнера выполяется равным расстоянию от левого края свинцового затвора до правого края вертикального проходного канала, при этом затворный механизм управляется пультом дистанционного управления с кнопками дистанционного управления «Открытие затвора», «Закрытие затвора».

Предотвращение неполного прохождения γ-излучения от ИРИ и, соответственно, слабого воздействия γ-излучения через слой земли на поврежденный кабель достигается повышением точности совмещения вертикального проходного канала свинцового затвора с вертикальным каналом свинцового контейнера и вертикальным узконаправленным выходным каналом за счет того, что на упоре со стороны свинцового затвора устанавливается сигнальный концевой микровыключатель, который при точном и полном совмещении трех каналов замыкает цепь включения красной сигнальной лампы, загорание которой информирует об этом оператора, находящегося на трассе в зоне повреждения кабеля.

Уменьшение вероятности радиоактивного облучения оператора, перемещающего свинцовый контейнер с ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, достигается за счет обеспечения возможности информирования о точном совмещении проходного, вертикального и вертикального узконаправленного каналов, которое достигается тем, что блок автономного управления дополнительно содержит красную сигнальную лампу, установленную в верхней его части, и электронный блок, а на упоре со стороны свинцового затвора установлен сигнальный концевой микровыключатель. При полном перемещении свинцового затвора вправо, при котором все три канала совмещаются, срабатывает сигнальный концевой микровыключатель, замыкает цепь питания красной сигнальной лампы, которая загорается, информируя оператора, перемещающего свинцовый контейнер с ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, о полном совмещении трех вертикальных каналов и начале воздействия γ-излучения через слой земли на поврежденный кабель. При возвращении свинцового затвора влево к исходному положению и достижении им сигнального промежуточного микровыключателя, последний срабатывает, замыкает цепь питания зеленой сигнальной лампы, которая загорается, информируя оператора, перемещающего свинцовый контейнер с ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, о том, что вертикальные каналы не совмещены. Погасание красной сигнальной лампы до загорания зеленой сигнальной лампы информирует оператора, перемещающего свинцовый контейнер с ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, о том, что вертикальные каналы совмещены не полностью, и опасность радиоактивного облучения имеется.

Таким образом, совокупность предлагаемых признаков позволяет обеспечить безопасность работы оператора, перемещающего свинцовый контейнер с ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля за счет уменьшения вероятности его радиоактивного облучения.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство для определения места повреждения кабеля с затворным устройством, установленным в исходное положение, на фиг. 2 - предлагаемое устройство с поврежденным кабелем в момент воздействия на него радиоактивного γ-излучения и создания в изоляции кабеля искусственной волновой неоднородности, на фиг. 3 - схема соединения электронного блока с исполнительными механизмами, органами сигнализации и управления.

Устройство для определения места повреждения кабеля, содержит импульсный измеритель 24, радиотелефон 23, источник радиоактивного излучения 19, установленный в центре свинцового контейнера 21 в расположенном по его оси симметрии вертикальном канале 20. В нижней части свинцового контейнера установлен затворный механизм, состоящий из свинцовой крышки 1, по центру которой выполнен вертикальный узконаправленный выходной канал 7, расположенный на одной оси с вертикальным каналом 20 свинцового контейнера 21 и установленного внутри свинцовой крышки 1 свинцового затвора 6 с вертикальным проходным каналом 9, смещенным влево относительно оси симметрии свинцового контейнера 21, прижимаемого к нижней части свинцового контейнера 21 прижимными пружинами с шариками 5 и имеющего возможность плавно перемещаться вдоль нее до полного совмещения вертикального проходного канала 9 свинцового затвора 6 с вертикальным каналом 20 свинцового контейнера 21 и вертикальным узконаправленным выходным каналом 7 свинцовой крышки 1 по оси симметрии свинцового контейнера 21. Свинцовый затвор 6 своей правой торцевой частью упруго связан со свинцовой крышкой 1 распорной пружиной 2. К левой внутренней стороне свинцовой крышки 1 жестко прикреплен выталкивающий электромагнит 12, состоящий из радиационностойкой обмотки 13 и стального стержня-якоря 11, жестко прикрепленного к левой стороне свинцового затвора 6. В нижней правой части свинцовой крышки 1 установлен упор 3, расстояние от которого до оси симметрии вертикального канала 19 свинцового контейнера 21 выполнено равным расстоянию от оси симметрии вертикального проходного канала 9 до правого края свинцового затвора 6. На наружной стороне свинцового контейнера 21 закреплен блок автономного управления 16, содержащий аккумуляторную батарею 14.

Устройство для определения места повреждения кабеля дополнительно оборудовано пультом дистанционного управления (ПДУ) 22. Пульт дистанционного управления 22 содержит кнопки дистанционного управления: «Открытие затвора», «Закрытие затвора».

Блок автономного управления 16 дополнительно содержит красную сигнальную лампу 17 и зеленую сигнальную лампу 18, установленные в верхней его части, и электронный блок 15, при этом на упоре 3 со стороны свинцового затвора 6 установлен сигнальный концевой микровыключатель 4. В нижней наружной части свинцовой крышки 1 установлен нижний концевой выключатель 8. В нижней внутренней части свинцовой крышки 1 слева от вертикального узконаправленного выходного канала 7 свинцовой крышки 1 установлен сигнальный промежуточный микровыключатель 10, расстояние от правого края которого до левого края вертикального канала 20 свинцового контейнера 21 выполнено равным расстоянию от левого края свинцового затвора 6 до правого края вертикального проходного канала 9.

Точное определение места повреждения кабеля с помощью предлагаемого устройства осуществляется двумя операторами.

Первый оператор подключает к поврежденному кабелю 25 импульсный измеритель 24 (фиг. 2) и определяет зону повреждения кабеля на трассе.

Второй оператор с устройством для определения места повреждения кабеля направляется в зону повреждения кабеля 25. По прибытии в зону повреждения кабеля 25 второй оператор определяет кабелеискателем точное расположение оси кабеля на трассе. После этого второй оператор устанавливает устройство для определения места повреждения кабеля над предполагаемым местом повреждения кабеля 25 в зоне повреждения и отходит на безопасное расстояние. Сила упругости пружины в нижнем концевом выключателе 8 выбирается примерно равной 0,8 силы тяжести (веса) свинцового контейнера 21. Это позволяет обеспечить срабатывание нижнего концевого выключателя 8 при установке свинцового контейнера 21 на ровную поверхность. При касании дном свинцового контейнера 21 поверхности земли происходит замыкание нижнего концевого выключателя 8, и напряжение от аккумуляторной батареи 14 через замкнутые контакты сигнального промежуточного микровыключателя 10 и нижнего концевого выключателя 8 подается на зеленую сигнальную лампу 18, которая загорается, информируя второго оператора о том, что вертикальные каналы не совмещены. Затем второй оператор нажатием кнопки «Открытие затвора» на пульте дистанционного управления 22 подает сигнал на электронный блок 15 на открытие свинцового затвора 6.

При этом электронный блок 15 подает напряжение от аккумуляторной батареи 14 на радиационностойкую обмотку 13. В результате этого под действием напряжения аккумуляторной батареи 14 по радиационностойкой обмотке 13 протекает электрический ток, который создает магнитный поток, выталкивающий стальной стержень-якорь 11 выталкивающего электромагнита 12, жестко прикрепленный к левой стороне свинцового затвора 6, вправо. В результате этого свинцовый затвор 6, прижатый прижимными пружинами с шариками 5 к нижней части крышки 1 свинцового контейнера 21, смещается по горизонтали вправо до упора 3, расстояние от которого до левого края вертикального канала 20 свинцового контейнера 21 равно расстоянию от оси симметрии вертикального проходного канала 7 до правого края свинцового затвора 6. При этом распорная пружина 2 сжимается (фиг. 2), а по осисимметрии свинцового контейнера 21 полностью совмещаются все три канала: вертикальный канал 20 свинцового контейнера 21, вертикальный проходной канал 9 свинцового затвора 6 и вертикальный узконаправленный выходной канал 7 свинцовой крышки 1. Одновременно сигнальный концевой микровыключатель 4 замыкается и подключает красную сигнальную лампу 17, установленную в верхней части блока автономного управления 16, к аккумуляторной батарее 14. Под действием напряжения аккумуляторной батареи 14 электрический ток протекает через красную сигнальную лампу 17, которая загорается, информируя второго оператора о том, что полностью совмещены все три канала: вертикальный канал 20 свинцового контейнера 21, вертикальный проходной канал 9 свинцового затвора 6 и вертикальный узконаправленный выходной канал 7 свинцовой крышки 1. При этом контакты сигнального промежуточного микровыключателя 10 размыкаются, разрывая цепь питания зеленой сигнальной лампы 18, которая гаснет. Радиоактивное γ-излучение от ИРИ 19 через полностью совмещенные каналы свободно проходит во внешнюю среду, воздействуя через слой земли на поврежденный кабель 25 (фиг. 2), вызывая в его изоляции обратимые изменения типа сконцентрированной искусственной волновой неоднородности, от которой отражается зондирующий сигнал, фиксируемый визуально на экране импульсного измерителя 24 первым оператором и автоматически записываемого в память импульсного измерителя 24. Первый оператор производит анализ полученных результатов измерений и при несовпадении сигнала, отраженного от места повреждения, с сигналом, отраженным от искусственно созданной волновой неоднородности, на экране импульсного измерителя 24, по радиотелефону 23 дает команду второму оператору на перемещение по трассе в ту или иную сторону. По этой команде второй оператор нажимает кнопку «Закрытие затвора» на пульте дистанционного управления 22. В результате этого с пульта дистанционного управления 22 на электронный блок 15 подается сигнал, по которому электронный блок 15 отключает радиационностойкую обмотку 13 выталкивающего электромагнита 12 от аккумуляторной батареи 14, электрический ток по радиационностойкой обмотке 13 не протекает, магнитный поток исчезает, свинцовый затвор 6 под действием распорной пружины 2 перемещается влево в свое первоначальное положение (фиг. 1). При этом сигнальный концевой микровыключатель 4 размыкается, красная сигнальная лампа 17 гаснет, сигнальный промежуточный микровыключатель 10 замыкается, и загорается зеленая сигнальная лампа 18, информируя второго оператора о закрытии свинцового затвора 6 и готовности свинцового контейнера 21 к дальнейшей транспортировке (фиг. 3).

Перемещение второго оператора по команде первого оператора по трассе поврежденного кабеля 25 продолжается до тех пор, пока сигнал, отраженный от места повреждения кабеля 25, не совпадет с сигналом, отраженным от искусственно созданной волновой неоднородности.

При совпадении сигнала, отраженного от места повреждения кабеля 25, с сигналом, отраженным от искусственно созданной волновой неоднородности, первый оператор подает второму оператору команду «Стоп», которую второй оператор принимает по радиотелефону 23. Место касания дном свинцового контейнера 21 поверхности земли на трассе, при котором первый оператор подал второму оператору команду «Стоп», является точным местом повреждения кабеля 25 на местности.

В случае, если второй оператор по ошибке нажмет кнопку «Открытие затвора» при поднятом свинцовом контейнере 21 или при его неустойчивом положении, открытие свинцового затвора 6 не будет произведено, поскольку необходимым условием открытия свинцового затвора 6 является замыкание нижнего концевого выключателя 8, означающее, что свинцовый контейнер 6 устойчиво стоит на поверхности земли.

Размеры, свободный ход и форма кнопки нижнего концевого вылючателя 8 позволяют обеспечить его замыкание при установке свинцового контейнера 21 на мокрый или сыпучий грунт и при этом делает затруднительным замыкание нижнего концевого выключателя 8 от случайного или преднамеренного надавливания на него пальцем.

Предлагаемое изобретение, выполняя функцию известного из патента РФ на изобретение №2650081 устройства для определения места повреждения кабеля, в то же время в отличие от него позволяет обеспечить безопасность работы оператора, перемещающего свинцовый контейнер с ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, путем уменьшения вероятности его радиоактивного облучения за счет обеспечения возможности информирования его о точном совмещении проходного, вертикального и вертикального узконаправленного выходных каналов; а также предотвращения за счет повышения точности совмещения каналов неполного прохождения похождения γ-излучения от ИРИ и, соответственно, слабого воздействия γ-излучения через слой земли на поврежденный кабель.