ГАСИТЕЛЬ ВИБРАЦИИ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ
VIBRATION DAMPENER TO PROTECT OVERHEAD LINES

Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к гасителям вибрации для защиты воздушных линий, в частности проводов, молниезащитных тросов, самонесущих оптических кабелей воздушных линий электропередачи и линий связи.
Известен демпфер колебаний Стокбриджа, содержащий пару демпфирующих грузов, соединенных многожильным стальным кабелем, зажим, прикрепленный к кабелю в местоположении, расположенном между грузами, для прикрепления к воздушной линии электропередачи, причем указанный многожильный стальной кабель содержит один или более слоев проволоки, в котором в точке соединения демпфирующих грузов с многожильным стальным кабелем один слой проволоки прикреплен к грузу и оставшийся, по меньшей мере, один слой проволоки является свободным для перемещения (см. RU2262173 C2, опуб., 10.10.2005).
Практика применения таких демпферов колебаний Стокбриджа с грузами, симметрично расположенными относительно вертикальной оси закрепления упругого демпфирующего троса на проводе линии и формой грузов типа гантели или собачьей кости («dogbone») показала, что они имеют существенные недостатки, как с точки зрения их многорезонансных вибрационных характеристик, так и с позиций отрицательного влияния на качество упругого демпфирующего троса (имели место многочисленные случаи разрушения проволок троса и, как следствие этого, падение гасителей на землю).
Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является гаситель вибрации для защиты воздушных линий, содержащий корпус, выполненный в виде полого тела, заполненный обладающей способностью перетекать в пространстве средой и соединенный с зажимом для закрепления на элементе воздушной линии, а также демпферный узел, выполненный в виде, по меньшей мере, одной мембраны, выполненная в виде пластины, разделяющей корпус на две или более камер и имеющей, по крайней мере, одно дросселирующее отверстие, с закрепленным на ней, по крайней мере, одним грузом (см. RU 2533657 С1, опуб., 20.11.2014).
Эксперименты, проведенные на вибростенде, показали, что демпфирующие и динамические характеристики такого гасителя вибрации оказались недостаточно высокими, а его жесткостные и диссипативные свойства не соответствовали эффективному уровню защиты проводов, молниезащитных тросов воздушных линий электропередачи и самонесущих волоконно-оптических кабелей связи. Указанные проблемы обусловлены недостаточной жесткостью мембраны, особенно при возникновении боковых нагрузок в плоскости мембраны при боковом качании гасителя, что изменяет характеристики демпфирования с увеличением длительности эксплуатации, а также повышенной трудоемкостью изменения демпфирующих характеристик гасителя в процессе эксплуатации или создания типового ряда гасителей, используемых в различных эксплуатационных условиях.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности работы устройства в течение всего срока эксплуатации с сохранением его демпфирующих характеристик, а также снижение затрат при создании типового ряда изделий или при изменении демпфирующих характеристик устройства в процессе его эксплуатации.
Проблема решается и технический результат достигается тем, что гаситель вибрации для защиты воздушных линий, содержит  пустотелый корпус, выполненный из двух полукорпусов, ограничивающих внутреннюю полость корпуса за счет соединения их торцевых частей между собой по периметру, зажим для крепления корпуса на элементе воздушной линии, расположенный снаружи одного из полукорпусов и соединенный с ним, гибкую мембрану, наружный край которой размещен между торцевыми частями полукорпусов, разделяющую внутреннюю полость корпуса на две демпфирующие полости, соединенные между собой с помощью, по меньшей мере, одного дросселирующего перепускного канала, по меньшей мере, один груз, скрепленный с мембраной с возможностью совместного колебания с ней, при этом как в грузе, так и в мембране выполнено отверстие, в котором расположен стержень, стягивающий между собой полукорпуса с возможностью обжатия между их торцевыми частями края мембраны и герметизации при этом внутренней полости корпуса, при этом, согласно изобретению, наружный край мембраны снабжен выступом, выполненным из упругого материала в виде замкнутого кольцевого ребра жесткости и расположенного по периметру мембраны, а в торцевой поверхности одного из полукорпусов выполнено кольцевое углубление, в котором размещено ребро жесткости мембраны с возможностью заполнения указанным выступом мембраны полости кольцевого углубления, при этом в  отверстии мембраны и груза закреплена втулка с возможностью совместного перемещения с грузом и мембраной и имеющая внутреннее сквозное отверстие, в котором с зазором относительно внутренней поверхности втулки расположен стержень.
Технический результат достигается также тем, что кольцевое ребро жесткости мембраны может быть выполнено заодно с ней.
Технический результат достигается также тем, что дросселирующий перепускной канал может быть выполнен кольцевым в зазоре между стержнем и втулкой, либо дросселирующий перепускной канал выполнен в виде, по меньшей мере, одного паза на внутренней поверхности втулки и/или на наружной поверхности стержня, при этом в зазоре между стержнем и втулкой выполнено лабиринтное уплотнение.
Технический результат достигается также тем, что зажим может быть соединен с полукорпусом при помощи резьбового соединения со стержнем, расположенным в сквозном отверстии указанного полукорпуса.
Изобретение поясняется при помощи чертежей.
На 1 показан разрез описываемого гасителя с кольцевым дросселирующим каналом.
На фиг.2 – вариант выполнения дросселирующего канала с пазом во втулке или стержне.
Описываемый гаситель содержит пустотелый корпус, выполненный из двух полукорпусов 1 и 2, ограничивающих внутреннюю полость корпуса за счет соединения их торцевых частей между собой по периметру. Зажим 3 для крепления корпуса на элементе воздушной линии (на чертежах не показан), например, на проводе, молниезащитном тросе, самонесущем оптическом кабеле воздушной линии электропередачи и линии связи. Гибкую мембрану 4, наружный край которой размещен между торцевыми частями полукорпусов 1 и 2, разделяющую внутреннюю полость корпуса на демпфирующую полость 5 и демпфирующую полость 6, которые, соединены между собой с помощью, по меньшей мере, одного дросселирующего перепускного канала 7.С мембраной 4 скреплен, по меньшей мере, один груз 8 с возможностью совместного колебания с ней. При этом как в грузе 8, так и в мембране 4 выполнено отверстие, в котором закреплена втулка 9, колеблющаяся совместно с мембраной 4 и грузом 8. Втулка 9 может выполнять функцию крепежного элемента, соединяющего между собой мембрану 4 и груз 8, при этом она может быть закреплена с обеспечением герметичности стыка с мембраной 4 или грузом 8 по своей внешней цилиндрической поверхности. Возможны и иные варианты крепления мембраны 4 и груза 8 для обеспечения их совместного колебания. Втулка 9 имеет внутреннее сквозное отверстие, в котором с зазором расположен стержень 10, стягивающий между собой полукорпуса 1 и 2 с возможностью обжатия между их торцевыми частями края мембраны 4. При этом наружный край мембраны 4 снабжен выступом 11, выполненным из упругого материалав виде замкнутого кольцевого ребра жесткости и расположенного по периметру мембраны 4. В торцевой поверхности одного из полукорпусов 1 или 2 выполнено кольцевое углубление 12, в котором размещено ребро жесткости мембраны 4 с возможностью заполнения им полости кольцевого углубления 12. Мембрана 4зажимается при стягивании стержнем 10 полукорпусов 1 и 2 между собой. Такое выполнение гасителя позволяет обеспечить жесткость мембраны 4 и гарантировать заданный ресурс гасителя колебаний.
Кольцевое ребро жесткости мембраны 4 может быть выполнено заодно с ней или в виде отдельного элемента, скрепленного с плоской частью мембраны 4. Мембрана 4 может быть выполнена, по меньшей мере, из одной пластины, изготовленной из металлического сплава, или из резины, или из композитного материала, армированного металлическими или полимерными элементами.
Дросселирующий перепускной канал 7 может быть выполнен кольцевым в зазоре между стержнем 10 и втулкой 9. В этом случае величина кольцевого зазора выбирается с расчетом обеспечения требуемого расхода через него воздуха или иной среды.  Дросселирующий перепускной канал 7 может быть выполнен в виде, по меньшей мере, одного паза 13 на внутренней поверхности втулки 9 и/или на наружной поверхности стержня 10.  Паз 13 может быть направлен параллельно геометрической оси отверстия втулки 9 или с наклоном к ней. При этом зазор между стержнем 10 и отверстием втулки 9 выбирается минимально возможным, обеспечивающим относительное перемещение стержня 10 и втулки 9 без трения, но в зазоре между ними может быть выполнено лабиринтное уплотнение, например, в виде одной или нескольких канавок 14 во втулке 9 или на стержне 10. В этом случае возможна более точная подстройка требуемого расхода демпфирующей среды как за счет изменения размеров паза 13, так и за счет изменения количества пазов 13.
Зажим 3 расположен снаружи полукорпуса 1 и прижат к нему за счет резьбового соединения со стержнем 10, расположенным в сквозном отверстии полукорпуса 1. Например, стержень 10 вкручен в резьбовое отверстие зажима 3.
Изобретение работает следующим образом.
Гаситель вибрации является основным средством гашения эоловой вибрации в воздушных линиях электропередачи и волоконно-оптических линиях связи. Гасители вибрации предложенного типа действуют по принципу рассеяния энергии провода, молниезащитного троса или волоконно-оптического кабеля связи в результате трения, возникающего за счет способности перетекать в пространстве среды (жидкость, инертный газ) из одной камеры в другую камеру корпуса гасителя через дросселирующие отверстия 7 при периодическом движении мембраны 4, вызванном вибрацией провода, молниезащитного троса или волоконно-оптического кабеля связи, а также внутреннего трения в этой среде, возникающего за счет процессов сжатия и разрежения в демпфирующих камерах 5 и 6 корпуса гасителя.
Эффективность гасителя вибрации определяется его амплитудно-частотными характеристиками (АЧХ), которые снимаются и исследуются с целью изучения свойств гасителей на специальных автоматизированных испытательных комплексах (вибростендах), позволяющих снимать и исследовать динамические характеристики гасителей, а также измерять их жесткостные и диссипативные свойства.
Предлагаемый гаситель вибрации (варианты), предназначенный для защиты проводов, молниезащитных тросов, самонесущих оптических кабелей воздушных линий электропередачи и линий связи характеризуется простотой конструкции, низкой себестоимостью технологии изготовления и многорезонансным характером гашения вибрационных колебаний (более двух-трех резонансных частотных пиков амлитудно-частотной характеристики).
Таким образом, выполнение уплотнительного выступа 11 мембраны 4 в виде кольцевого ребра жесткости позволяет увеличить ресурс мембраны 4 за счет сохранения ее формы при действии на нее значительной нагрузки при колебании, и обеспечиваются при этом гарантированные демпфирующие характеристики в течение длительного срока эксплуатации без обслуживания.
Использование отдельной втулки 9 в качестве элемента, ограничивающего контур перепускного канала 7, позволяет выполнять ее сменной с целью изменения демпферных характеристик гасителя (как за счет длины втулки, так и за счет ее внутреннего диаметра), например, при изменении условий эксплуатации.
Выполнение дросселирующего перепускного канала 7 в виде одного или нескольких пазов во втулке 9 и/или стержне 10 позволяет подобрать с большей точностью требуемую площадь проходного сечения, а также создать типовой ряд гасителей без изменения их конструкции с малым шагом демпферных характеристик.