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, 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 радиоактивный источник излучения вдоль трассы в зоне поврежденного кабеля, вследствие того, что свинцовый контейнер с радиоактивным источником излучения, устанавливаемый оператором, перемещающий ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, на землю, не имеет плотного прилегания к земле, что приводит к рассеиванию γ-излучения, создавая при этом определенную зону радиоактивной опасности с радиусом, зависящим от мощности ИРИ.

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, точность определения места повреждения кабеля известным устройством недостаточно высока из-за того, что 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 может привести 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 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. 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.

Однако это устройство и входящий в его состав ИРИ не обеспечивают достаточно безопасной работы оператора, перемещающего радиоактивный источник излучения вдоль трассы в зоне поврежденного кабеля, вследствие того, что свинцовый контейнер с радиоактивным источником излучения, устанавливаемый оператором, перемещающим ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, на землю, не имеет плотного прилегания к земле, что приводит к рассеиванию γ-излучения, создавая при этом определенную зону радиоактивной опасности с радиусом, зависящим от мощности ИРИ. В связи с отсутствием в известном устройстве обратной связи от положения затвора к оператору, перемещающему ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, не исключена возможность доступа оператора к свинцовому контейнеру с открытым затвором. Кроме того, время определения места повреждения кабеля посредством известного устройства велико в связи с тем, что после обработки отраженного сигнала первым оператором затвор может оставаться некоторое время открытым, не позволяя второму оператору подойти к свинцовому контейнеру или подвергая второго оператора опасности облучения.

Задачей предлагаемого изобретения является усовершенствование устройства для определения места повреждения кабеля, позволяющее улучшить его эксплуатационные характеристики, позволяющие сократить время определения места повреждения кабеля и обеспечить безопасную работу оператора, перемещающего источник радиоактивного γ-излучения вдоль трассы в зоне повреждения кабеля с периодической установкой его на землю.

Технический результат заявленного изобретения - автоматизация процесса эксплуатации устройства для определения места повреждения кабеля и снижение радиационного воздействия радиоактивного γ-излучения на организм оператора, перемещающего источник радиоактивного излучения вдоль трассы в зоне повреждения кабеля с периодической установкой его на землю.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для определения места повреждения кабеля, содержащем импульсный измеритель, радиотелефон, источник радиоактивного γ-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 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 части свинцовой крышки установлен упор, расстояние от которого до оси симметрии вертикального канала свинцового контейнера равно расстоянию от оси симметрии вертикального проходного канала до правого края свинцового затвора, при этом в радиотелефон дополнительно вмонтирован блок передачи сигнала дистанционного управления с кнопками «Открытие затвора» и «Закрытие затвора», красной лампой сигнализации полного совмещения каналов и зеленой лампой сигнализации закрытия затвора, а на левой наружной стороне свинцового контейнера закрепляют свинцовый корпус, в котором устанавливают блок приема и обработки и обработки сигнала дистанционного управления, состоящий из блока обработки сигнала дистанционного управления и аккумуляторной батареи, сообщенных с релейным блоком, и приемной антенны, выход которой подключен ко входу блока обработки сигнала дистанционного управления, при этом к выходу релейного блока подключают обмотку выталкивающего электромагнита, в нижней внутренней части свинцовой крышки слева от вертикального узконаправленного выходного канала свинцовой крышки устанавливают сигнальный микровыключатель, расстояние от правого края которого до левого края вертикального канала свинцового контейнера выполняют равным расстоянию от левого края свинцового затвора до правого края вертикального проходного канала, а на упоре со стороны свинцового затвора устанавливают концевой микровыключатель.

Существенное снижение радиационного воздействия радиоактивного γ-излучения на организм оператора, перемещающего ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, достигается за счет того, что в радиотелефон предлагаемого устройства дополнительно вмонтирован блок передачи сигнала дистанционного управления с кнопками «Открытие затвора» и «Закрытие затвора», красной лампой сигнализации полного совмещения каналов и зеленой лампой сигнализации закрытия затвора, а на левой наружной стороне свинцового контейнера закрепляют свинцовый корпус, в котором устанавливают блок приема и обработки и обработки сигнала дистанционного управления, состоящий из блока обработки сигнала дистанционного управления и аккумуляторной батареи, сообщенных с релейным блоком, и приемной антенны, выход которой подключен ко входу блока обработки сигнала дистанционного управления, при этом к выходу релейного блока подключают обмотку выталкивающего электромагнита, в нижней внутренней части свинцовой крышки слева от вертикального узконаправленного выходного канала свинцовой крышки устанавливают сигнальный микровыключатель, расстояние от правого края которого до левого края вертикального канала свинцового контейнера выполняют равным расстоянию от левого края свинцового затвора до правого края вертикального проходного канала, а на упоре со стороны свинцового затвора устанавливают концевой микровыключатель

Установка в радиотелефоне предлагаемого устройства блока передачи сигнала дистанционного управления с кнопками «Открытие затвора» и «Закрытие затвора» позволяет автоматизировать процесс эксплуатации предлагаемого устройства, то есть позволяет оператору, перемещающему свинцовый контейнер с ИРИ, дистанционно открывать и закрывать затвор, находясь на безопасном расстоянии. Красная и зеленая лампы сигнализации информируют оператора о закрытом или открытом состоянии затвора. Автоматизация процесса управления устройством для определения места повреждения кабеля способствует улучшению его эксплуатационных характеристик и обеспечению безопасности оператора, перемещающего свинцовый контейнер с ИРИ в зоне повреждения кабеля.

Установка дополнительного свинцового корпуса, в котором устанавливают блок приема и обработки сигнала дистанционного управления, состоящий из блока обработки сигнала дистанционного управления и аккумуляторной батареи, сообщенных с релейным блоком, и приемной антенны, выход которой подключен ко входу блока обработки сигнала дистанционного управления, а к выходу релейного блока подключают обмотку выталкивающего электромагнита позволяют обеспечить управление выталкивающим электромагнитом от кнопок «Открытие затвора» и «Закрытие затвора», установленных в радиотелефоне. Установка сигнального микровыключателя, расстояние от правого края которого до левого края вертикального канала свинцового контейнера выполняют равным расстоянию от левого края свинцового затвора до правого края вертикального проходного канала позволяет информировать оператора, перемещающего свинцовый контейнер с ИРИ, о полном закрытии затвора.

Установка на упоре со стороны свинцового затвора концевого микровыключателя позволяет информировать оператора, перемещающего свинцовый контейнер с ИРИ, о полном открытии затвора.

Сокращение времени определения места повреждения кабеля достигается тем, что блок передачи сигнала дистанционного управления оборудуется зеленой лампой сигнализации закрытия затвора, а в нижней внутренней части свинцовой крышки слева от вертикального узконаправленного выходного канала свинцовой крышки устанавливают сигнальный микровыключатель, расстояние от правого края которого до левого края вертикального канала свинцового контейнера выполняют равным расстоянию от левого края свинцового затвора до правого края вертикального проходного канала. Оператор, перемещающий свинцовый контейнер с ИРИ в зоне повреждения кабеля, при получении информации о закрытии затвора по загоранию зеленой лампы сигнализации закрытия затвора может сразу отправляться к свинцовому контейнеру.

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 с вмонтированным в него блоком 14 передачи сигнала дистанционного управления с кнопками «Открытие затвора» и «Закрытие затвора», красной лампой 26 сигнализации полного совмещения каналов и зеленой лампой 27 сигнализации закрытия затвора, источник радиоактивного излучения 6, установленый в центре свинцового контейнера 4 в расположенном по его оси симметрии вертикальном канале 5 и воздействующий на поврежденный кабель 2. В нижней части свинцового контейнера 4 установлен затворный механизм 7, состоящий 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. Свинцовый затвор 10 правой торцевой частью упруго связан со свинцовой крышкой 8 распорной пружиной 13. К левой внутренней стороне свинцовой крышки 8 жестко прикреплен выталкивающий электромагнит 20, состоящий из радиационностойкой обмотки 21 и стального стержня-якоря 22, жестко прикрепленного к левой стороне свинцового затвора 10. В нижней части свинцовой крышки 8 установлен упор 23, 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.

На левой наружной стороне свинцового контейнера 4 закреплен свинцовый корпус 15, в котором установлен блок 19 приема и обработки сигнала дистанционного управления, состоящий из блока 16 обработки сигнала дистанционного управления (БОСДУ) и аккумуляторной батареи (АБ) 17, сообщенных с релейным блоком (РБ) 18, и приемной антенны 28, выход которой подключен ко входу блока 16 обработки сигнала дистанционного управления.

К выходу релейного блока 18 подключена обмотка 21 выталкивающего электромагнита 20. В нижней внутренней части свинцовой крышки 8 слева от вертикального узконаправленного выходного канала 9 свинцовой крышки 8 установлен сигнальный микровыключатель 25, расстояние от правого края которого до левого края вертикального канала 5 свинцового контейнера 4 выполнено равным расстоянию от левого края свинцового затвора 10 до правого края вертикального проходного канала 11. На упоре 23 со стороны свинцового затвора 10 установлен концевой микровыключатель 24.

Устройство для определения места повреждения кабеля с дистанционным управлением затвором работает следующим образом.

При нажатии на кнопку «Открытие затвора» установленного в радиотелефоне 3 блока 14 передачи сигнала дистанционного управления сигнал дистанционного управления принимается приемной антенной 28 блока 19 приема и обработки сигнала дистанционного управления, размещенного в свинцовом корпусе 15. и передается на вход блока 16 обработки сигнала дистанционного управления. Выходное напряжение блока 16 обработки сигнала дистанционного управления поступает на вход релейного блока 18.

Релейный блок 18 подключает аккумуляторную батарею 17 к обмотке 21 выталкивающего электромагнита 20. В результате этого по обмотке 21 протекает ток, который создает магнитный поток, выталкивающий стальной стержень-якорь 22, жестко связанный с левой стороной 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 23 (фиг. 1), 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 на экране импульсного измерителя 1 первым оператором. Одновременно свинцовый затвор 10, смещенный по горизонтали вправо до упора 23, нажимает на установленный на упоре 23 концевой микровыключатель 24, который срабатывает, замыкает цепь питания красной лампы 26 сигнализации полного совмещения каналов на радиотелефоне 3, которая загорается, информируя оператора перемещающего свинцовый контейнер с ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, об открытии затвора, то есть полном совмещении трех вертикальных каналов и начале воздействия γ-излучения через слой земли на поврежденный кабель 2.

При нажатии на радиотелефоне 3 на кнопку «Закрытие затвора» блока 14 передачи сигнала дистанционного управления блок 16 обработки сигнала дистанционного управления снимает напряжение с входа релейного блока 18, который отключает аккумуляторную батарею 17 от обмотки 21 выталкивающего электромагнита 20. В результате этого ток в обмотке 21 не протекает, магнитный поток в обмотке 21 выталкивающего электромагнита 20 исчезает, усилие с распорной пружины 13 снимается, она разжимается и перемещает свинцовый затвор 10 влево в исходное положение (фиг. 2).

Одновременно свинцовый затвор 10 отпускает установленный на упоре 23 концевой микровыключатель 24, на радиотелефоне 3 гаснет красная лампа 26 сигнализации полного совмещения каналов, информируя второго оператора о неполном закрытии свинцового затвора 10.

Погасание красной лампы 26 до загорания зеленой лампы 27 информирует оператора, перемещающего свинцовый контейнер с ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля 2, о том, что вертикальные каналы совмещены не полностью, и опасность радиоактивного облучения имеется.

При возвращении свинцового затвора 10 влево к исходному положению и достижении им сигнального микровыключателя 25, последний срабатывает, замыкает цепь питания зеленой лампы 27 закрытия затвора, которая загорается, информируя оператора, перемещающего свинцовый контейнер с ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля 2, о том, что вертикальные каналы не совмещены.

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 установлен затворный механизм 7, направляется в зону повреждения кабеля 2. По прибытии в зону повреждения кабеля 2 второй оператор определяет кабелеискателем точное расположение оси кабеля 2 на трассе. Двигаясь вдоль оси кабеля 2 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, отходит на безопасное расстояние, заранее определенное дозиметром, включает блок 14 передачи сигнала дистанционного управления, сигнал дистанционного управления принимается приемной антенной 28. В результате этого в соответствии с вышеизложенным радиоактивное γ-излучение от ИРИ 6 свободно проходит во внешнюю среду, мало рассеиваясь в окружающем пространстве, и, 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.

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 остановки второго оператора на трассе является точным местом повреждения кабеля 2 на местности. Включение и выключение блока 14 передачи сигнала дистанционного управления вторым оператором кнопками «Открытие затвора» и «Закрытие затвора» осуществляется по команде первого оператора по радиотелефону 3.

Таким образом, совокупность предлагаемых признаков позволяет улучшить эксплуатационные характеристики предлагаемого устройства за счет автоматизации процесса его эксплуатации и обеспечить безопасность работы оператора, перемещающего свинцовый контейнер с ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля за счет уменьшения вероятности его радиоактивного облучения.