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.

Известен способ определения места повреждения кабеля (а.с. №1624363 РФ, авторы Кириллова Г.А. и Гайдамашко А.И), заключающийся в посылке зондирующего сигнала, представляющего собой перепад напряжения или суперпозицию видеоимпульса и перепада напряжения в кабельную линию, и измерении расстояния до места повреждения по времени задержки отраженного сигнала относительно зондирующего, в соответствии с которым в зоне повреждения кабеля перемещают источник направленного радиоактивного излучения, временно создавая искусственную волновую неоднородность в изоляции кабеля, а о точном месте повреждения судят по моменту совмещения на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) импульсного искателя повреждений сигнала, отраженного от места повреждения, с сигналом, отраженным от искусственной волновой неоднородности, при этом координация перемещения оператора по трассе прокладки кабеля осуществляется по радиотелефону.

Известно устройство, реализующее этот способ, которое содержит локационный искатель повреждений (импульсный измеритель), источник направленного радиоактивного излучения, радиотелефон.

Однако это устройство и входящий в его состав источник радиоактивного излучения не обеспечивают безопасной работы оператора, перемещающего источник радиоактивного излучения вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, вследствие того, что источник радиоактивного излучения (ИРИ) не имеет радиационной защиты, и поток γ-излучения непрерывно рассеивается в окружающем пространстве, оказывая негативное воздействие на организм оператора и находящихся поблизости людей. При этом процесс γ-излучения не прекращается после окончания работ по обнаружению места повреждения кабеля.

Кроме того, точность определения места повреждения кабеля при использовании известного устройства с входящим в его состав источником радиоактивного излучения низка из-за того, что поток γ-излучения от ИРИ рассеивается в окружающем пространстве и не полностью концентрируется на поврежденный кабель. Вследствие этого отраженный от искусственной волновой неоднородности в месте повреждения кабеля сигнал имеет размытый характер, что не позволяет точно совместить на экране электронно-лучевой трубки сигнал, отраженный от места повреждения, с размытым сигналом, отраженным от искусственной волновой неоднородности, и соответственно не позволяет точно определить место повреждения кабеля.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и принятым авторами за прототип является 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, установленный в центре свинцового контейнера в расположенном по его оси симметрии вертикальном канале, при этом в нижней части свинцового контейнера установлено затворное устройство, состоящее 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 ИРИ 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, 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, 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.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение безопасной работы оператора, перемещающего источник радиоактивного γ-излучения вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, и повышение точности определения места повреждения кабеля.

Технический результат заявленного изобретения - снижение радиационного воздействия радиоактивного γ-излучения на организм оператора, перемещающего источник радиоактивного излучения вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, повышение точности совмещения проходного канала свинцового затвора с вертикальным каналом свинцового контейнера и вертикальным узконаправленным выходным каналом свинцовой крышки с обеспечением его фиксации, а следовательно, увеличение потока радиоактивного γ-излучения, проходящего через проходной канал свинцового затвора и вертикальный узконаправленный выходной канал свинцовой крышки и воздействующего на поврежденный кабель.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для определения места повреждения кабеля, содержащем импульсный измеритель, радиотелефон, источник радиоактивного γ-излучения, установленный в центре свинцового контейнера в расположенном по его оси симметрии вертикальном канале, при этом в нижней части свинцового контейнера установлено затворное устройство, состоящее 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, а на левой наружной стороне свинцового контейнера дополнительно закрепляется блок автономного управления, состоящий из реле времени, кнопки включения реле времени и аккумуляторной батареи, к левой внутренней стороне свинцовой крышки жестко прикрепляется выталкивающий электромагнит, состоящий из радиационно стойкой обмотки, подключаемой к выходу реле времени, и стального стержня-якоря, жестко прикрепленного к левой стороне свинцового затвора, а в нижней части свинцовой крышки 8 устанавливается упор, расстояние от которого до оси симметрии вертикального канала свинцового контейнера выполняется равным расстоянию от оси симметрии вертикального проходного канала до правого края свинцового затвора.

Существенное снижение радиационного воздействия радиоактивного γ-излучения на организм оператора, перемещающего ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, достигается за счет того, что на левой наружной стороне свинцового контейнера дополнительно закрепляется блок автономного управления, состоящий из реле времени, кнопки включения реле времени, и аккумуляторной батареи. Задержка открытия затвора (совмещения проходного канала свинцового затвора с вертикальным каналом свинцового контейнера и вертикальным узконаправленным выходным каналом свинцовой крышки), обеспечиваемая реле времени, позволяет оператору, устанавливающему ИРИ в зоне повреждения кабеля на землю и находящемуся в непосредственной близости от ИРИ в зоне его радиоактивного воздействия, удалиться от ИРИ на безопасное расстояние до момента открытия затвора, выйдя из зоны радиоактивного воздействия.

В нижней части свинцовой крышки 8 предлагаемого устройства для определения места повреждения кабеля устанавливается упор 21, расстояние от которого до оси симметрии вертикального канала 5 свинцового контейнера 4 выполняется равным расстоянию от оси симметрии вертикального проходного канала 11 до правого края свинцового затвора 10. При перемещении вправо свинцовый затвор упирается в упор, а благодаря тому, что расстояние от упора до оси симметрии вертикального канала 5 свинцового контейнера 4 выполняется равным расстоянию от оси симметрии вертикального проходного канала 11 до правого края свинцового затвора 10, все три канала точно совмещаются и фиксируются. Следовательно, поток радиоактивного γ-излучения, проходящий через проходной канал свинцового затвора и вертикальный узконаправленный выходной канал свинцовой крышки и воздействующий на поврежденный кабель, увеличивается, и, следовательно, точность определения места повреждения кабеля повышается.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство для определения места повреждения кабеля с поврежденным кабелем в момент воздействия на него радиоактивного γ-излучения и создания в изоляции кабеля искусственной волновой неоднородности, на фиг. 2 - свинцовый контейнер с источником радиоактивного γ-излучения и затворным устройством, установленным в исходное положение.

Устройство для определения места повреждения кабеля содержит импульсный измеритель 1, радиотелефон 3, источник радиоактивного излучения 6, установленный в центре свинцового контейнера 4 в расположенном по его оси симметрии вертикальном канале 5 и воздействующий на поврежденный кабель 2, при этом в нижней части свинцового контейнера 4 установлено затворное устройство 7, состоящее из свинцовой крышки 8, по центру которой выполнен вертикальный узконаправленный выходной канал 9, расположенный на одной оси с вертикальным каналом 5 свинцового контейнера 4, и установленного внутри свинцовой крышки 8 свинцового затвора 10 с вертикальным проходным каналом 11, смещенным относительно оси симметрии свинцового контейнера 4 влево, прижимаемого к нижней части свинцового контейнера 4 прижимными пружинами 12 с шариками и имеющего возможность плавно перемещаться вдоль нее до полного совмещения вертикального проходного канала 11 свинцового затвора 10 с вертикальным каналом 5 свинцового контейнера 4 и вертикальным узконаправленным выходным каналом 9 свинцовой крышки 8 по оси симметрии свинцового контейнера 4, при этом свинцовый затвор 10 правой торцевой частью упруго связан со свинцовой крышкой 8 распорной пружиной 13. На левой наружной стороне свинцового контейнера 4 закреплен блок автономного управления 14, состоящий из реле времени 16, кнопки 15 включения реле времени 16, и аккумуляторной батареи (АБ) 17, а к левой внутренней стороне свинцовой крышки 8 жестко прикреплен выталкивающий электромагнит 18, состоящий из радиационно стойкой обмотки 19, подключаемой к выходу реле времени 16, и стального стержня-якоря 20, жестко прикрепленного к левой стороне свинцового затвора 10, а в нижней правой части свинцовой крышки 8 установлен упор 21, расстояние от которого до оси симметрии вертикального канала 5 свинцового контейнера 4 равно расстоянию от оси симметрии вертикального проходного канала 11 до правого края свинцового затвора 10.

Устройство для определения места повреждения кабеля работает следующим образом.

При нажатии вторым оператором кнопки 15 включается реле времени 16 блока автономного управления 14 и с выдержкой времени, необходимой для удаления второго оператора от установленного на землю свинцового контейнера 4 с ИРИ 6 на безопасное расстояние, заранее определенное дозиметром, реле времени 16 подключает аккумуляторную батарею 17 к обмотке 19 выталкивающего электромагнита 18. В результате этого под действием напряжения АБ 18 по обмотке 19 протекает электрический ток, который создает магнитный поток, выталкивающий стальной стержень-якорь 20, жестко прикрепленный к левой стороне свинцового затвора 10, вправо. В результате этого свинцовый затвор 10, прижатый прижимными пружинами 12 с шариками к нижней части свинцового контейнера 4, смещается по горизонтали вправо до упора 21, расстояние от которого до оси симметрии вертикального канала 5 свинцового контейнера 4 равно расстоянию от оси симметрии вертикального проходного канала 11 до правого края свинцового затвора 10. При этом распорная пружина 13 сжимается, а по оси симметрии свинцового контейнера 4 точно совмещаются все три канала: вертикальный канал 5 свинцового контейнера 4, вертикальный проходной канал 11 свинцового затвора 10 и вертикальный узконаправленный выходной канал 9 свинцовой крышки 8. Радиоактивное γ-излучение от ИРИ 6 через точно совмещенные каналы свободно проходит во внешнюю среду, воздействуя через слой земли на поврежденный кабель 2 (фиг. 1), вызывая в его изоляции обратимые изменения типа сконцентрированной искусственной волновой неоднородности, от которой отражается зондирующий сигнал, фиксируемый визуально на экране импульсного измерителя 1 первым оператором и автоматически записываемого в память импульсного измерителя 1.

По истечении определенного времени, необходимого для записи результатов измерения, реле времени отключает АБ 17 от обмотки 19 выталкивающего электромагнита 18. В результате этого напряжение с обмотки 19 выталкивающего электромагнита 18 снимается, электрический ток в обмотке 19 не протекает, магнитный поток в обмотке 19 выталкивающего электромагнита 18 исчезает, усилие с распорной пружины 13 снимается, она разжимается и перемещает свинцовый затвор 10 влево в исходное положение. Воздействие радиоактивного излучения на землю и окружающую среду полностью прекращается.

Точное определение места повреждения кабеля с помощью предлагаемого устройства для определения места повреждения кабеля осуществляется двумя операторами. Первый оператор подключает к поврежденному кабелю 2 импульсный измеритель 1 и определяет зону повреждения кабеля на трассе. Второй оператор со свинцовым контейнером 4, в центре которого размещен ИРИ 6, а в нижней части которого установлено затворное устройство 7, направляется в зону повреждения кабеля 2. По прибытии в зону повреждения кабеля 2 второй оператор определяет кабелеискателем точное расположение оси кабеля на трассе. Двигаясь вдоль оси кабеля по трассе в зоне повреждения кабеля 2, второй оператор по команде первого оператора, осуществляемой по радиотелефону 3, периодически устанавливает свинцовый контейнер 4 на землю над осью кабеля, нажимает кнопку 15 включения реле времени 16, отходит на безопасное расстояние, заранее определенное дозиметром, и ожидает дальнейшей команды первого оператора.

В результате этого в соответствии с вышеизложенным радиоактивное γ-излучение от ИРИ 6 свободно проходит во внешнюю среду, воздействуя через слой земли на поврежденный кабель 2, вызывает в его изоляции обратимые изменения типа искусственной волновой неоднородности, от которой отражается зондирующий сигнал, фиксируемый на экране импульсного измерителя 1 и автоматически записываемый в память импульсного измерителя 1. 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 1, первый оператор по радиотелефону 3 дает команду второму оператору на перемещение по трассе в ту или иную сторону. При совпадении сигнала, отраженного от места повреждения, с сигналом, отраженным от искусственно созданной волновой неоднородности, первый оператор подает второму оператору команду «Стоп», которую второй оператор принимает по радиотелефону 3. Место установки свинцового контейнера 4 на трассе, при котором первый оператор подал второму оператору команду «Стоп», является точным местом повреждения кабеля 2 на местности.

Предлагаемое изобретение, выполняя функцию известного из патента РФ на изобретение №2585323 устройства для определения места повреждения кабеля, в то же время в отличие от него позволяет обеспечить безопасность оператора, перемещающего ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, и повысить точность определения места повреждения кабеля.