技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本
發(fā)明屬于輸電線路工程領(lǐng)域,具體涉及一種多級復(fù)合型耗能防舞動間隔棒,主要用于控制輸電線路中分裂
導(dǎo)線在
風(fēng)荷載作用下的舞動。
背景技術(shù)
[0002] 作為重要的生命線工程,輸電塔-線體系與人民的正常生活息息相關(guān),隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對輸電塔-線體系的要求日益提高。由于輸電塔-線體系具有高柔度、大跨度等特點(diǎn),故極易受到風(fēng)荷載等作用的影響,其中輸電導(dǎo)線舞動就是一種常見現(xiàn)象,即導(dǎo)線在不均勻覆
冰和側(cè)向風(fēng)激勵下導(dǎo)線發(fā)生的低頻、大振幅自激振動現(xiàn)象。
[0003] 間隔棒是安裝在輸電線路分裂導(dǎo)線間的必備構(gòu)件,其主要用途是限制子導(dǎo)線之間的相對運(yùn)動及在正常運(yùn)行情況下保持分裂導(dǎo)線的幾何形狀。但目前工程中使用的間隔棒形式較為單一,不能實(shí)現(xiàn)不同振動強(qiáng)度下的多級多形式的耗能減振,且防舞動效果有限。
[0004] 因此,為保證輸電線路的安全運(yùn)行,需要研發(fā)一種減振效果明顯、簡單輕質(zhì)的多級復(fù)合型耗能防舞動間隔棒。
發(fā)明內(nèi)容
[0005] 為了克服
現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供了一種多級復(fù)合型耗能防舞動間隔棒,旨在減小遠(yuǎn)程輸電線路中導(dǎo)線的振動效應(yīng)和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0006] 一種多級復(fù)合型耗能防舞動間隔棒,包括間隔棒主體和用于連接分裂導(dǎo)線的夾持金具;所述的間隔棒主體,包括一個環(huán)狀圓管,在所述的環(huán)狀圓管的兩側(cè)設(shè)有與其相連的外絕緣蓋板,整體形成一個盤狀結(jié)構(gòu);在所述的環(huán)狀圓管內(nèi)部沿圓周方向間隔地設(shè)有多個隔板,在相鄰的隔板之間放置若干
質(zhì)量球,使得質(zhì)量球可以在環(huán)狀圓管內(nèi)部的空腔中自由滾動與碰撞;在所述的環(huán)狀圓管
內(nèi)圈連接有上下對應(yīng)的兩片環(huán)狀
永磁體,且兩片環(huán)狀永磁體位于外絕緣蓋板內(nèi)側(cè);在上、下永磁體間留有距離形成通道;在環(huán)狀圓管的內(nèi)側(cè)設(shè)有可動圓筒,所述的可動圓筒的
外圈連接有導(dǎo)體板,所述的導(dǎo)體板伸入上、下永磁體間的通道內(nèi),使其可以沿徑向或周向切割磁感線;所述的可動圓筒與外絕緣蓋板之間設(shè)有限位滾珠,防止永磁體與其內(nèi)側(cè)部件發(fā)生碰撞磨損;所述的可動圓筒與環(huán)狀圓管通過四根一端接有滾輪的
彈簧連接;滾輪與彈簧之間設(shè)有保持器,使得滾輪可以沿著環(huán)狀圓管內(nèi)圈自由滾動;所述的可動圓筒內(nèi)側(cè)設(shè)有裝有阻尼液的滾筒。
[0007] 進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述的彈簧兩側(cè)設(shè)有與可動圓筒等高的限位板,用以限制彈簧的
變形,使其只能沿徑向發(fā)生伸長或壓縮。
[0008] 進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述的限位滾珠四周設(shè)有一圈
擋板,防止限位滾珠滾落導(dǎo)體板與永磁體的間隙影響正常工作。
[0009] 進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述的永磁體剛接在環(huán)狀圓管的內(nèi)圈外壁上;所述永磁體的材料可以是稀土永磁材料、釤鈷、
鋁鎳鈷以及
鐵氧體永磁材料等,可以根據(jù)需要選擇
磁性強(qiáng)弱不同的永磁體。
[0010] 進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述的可動圓筒外圈剛接四
塊環(huán)狀導(dǎo)體板,所述的四塊環(huán)狀導(dǎo)體板在可動圓筒外圈均勻設(shè)置,所述的導(dǎo)體板伸入上、下永磁體間的通道內(nèi),可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整導(dǎo)體板的伸入長度;所述導(dǎo)體板可為
銅、鋁等金屬材料,優(yōu)選地,采用鋁板,質(zhì)輕且
導(dǎo)電性好。
[0011] 進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述的彈簧為扁彈簧,外觀為橢圓形,采用形狀記憶
合金材料;彈簧與滾輪之間設(shè)有保持器,在保持器與滾輪的
接觸間隙涂有
潤滑油,保證滾輪沿著環(huán)狀圓管內(nèi)壁光滑滾動。
[0012] 進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述的滾輪、彈簧、限位板、導(dǎo)體板及可動圓筒與永磁體間留有一定空隙,方便導(dǎo)體板運(yùn)動切割磁感線產(chǎn)生電
渦流耗能。
[0013] 進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述的質(zhì)量球和裝有阻尼液的滾筒外表面設(shè)有粘彈性材料,使其能夠在碰撞時吸收
能量,達(dá)到耗能的效果;優(yōu)選地,所述的粘彈性材料采用
橡膠。
[0014] 進(jìn)一步的技術(shù)方案為:在裝有阻尼液的滾筒內(nèi)部安裝
水平和豎直的阻尼網(wǎng),阻尼網(wǎng)上均勻分布多個網(wǎng)孔,網(wǎng)孔為圓形且直徑在20mm左右,可通過調(diào)節(jié)阻尼網(wǎng)的直徑及布置方式以改變其阻尼大小。
[0015] 進(jìn)一步的技術(shù)方案為:優(yōu)選地,間隔棒本體
框架(即環(huán)狀圓管)和線夾采用ZL102
鋁合金,絕緣蓋板選用環(huán)氧玻璃
纖維材料。
[0016] 進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述的夾持金具由插桿、管體、銷釘、銷孔和卡頭組成,所述的插桿插裝在所述的管體內(nèi),在所述的管體上設(shè)有多個銷孔,所述的銷釘插裝在所述的銷孔內(nèi),可以通過改變銷釘?shù)?a href='/zhuanli/list-14397-1.html' target='_blank'>定位,伸長或縮短桿的長度,以適應(yīng)不同分裂導(dǎo)線之間的距離;進(jìn)一步的,所述的卡頭安裝在插桿上,在卡頭內(nèi)圈設(shè)有阻尼橡膠,用以初步緩沖輸電線路間隔棒的振動,絕緣、增大摩擦。
[0017] 具體地,本發(fā)明的工作原理如下:
[0018] 在環(huán)境荷載激勵作用下,輸電導(dǎo)線舞動從而引起間隔棒的振動及扭轉(zhuǎn)。
[0019] 當(dāng)間隔棒在平面內(nèi)任意方向發(fā)生振動時,若振動幅度較小,滾筒中的阻尼液通過阻尼網(wǎng)進(jìn)行一級耗能;所述裝有阻尼液的滾筒外壁與可動圓筒內(nèi)壁設(shè)有粘彈性材料,能夠在碰撞時吸收能量,實(shí)現(xiàn)二級耗能;若振動幅度較大,裝有阻尼液的滾筒碰撞可動圓筒內(nèi)壁
壓縮彈簧,從而使導(dǎo)體板徑向切割磁感線,在導(dǎo)體板內(nèi)部形成電渦流,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為
電能以
熱能形式耗散,實(shí)現(xiàn)三級耗能。同時,
記憶合金彈簧的伸縮也可以起到耗能的作用,并且在變形后能夠自行恢復(fù)原狀。
[0020] 當(dāng)間隔棒發(fā)生平面內(nèi)扭轉(zhuǎn)時,環(huán)狀圓管空腔中的質(zhì)量球發(fā)生相互間的碰撞及與隔板的碰撞,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能
和聲能,耗能減振;滾輪沿環(huán)狀圓管內(nèi)壁繞圓周滾動,可動圓筒與環(huán)狀圓管發(fā)生相對轉(zhuǎn)動,從而使可動圓筒四周的導(dǎo)體板周向切割磁感線,在導(dǎo)體板內(nèi)部形成電渦流,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能以熱能形式耗散;同時,滾筒內(nèi)部的液體通過阻尼網(wǎng)耗散動
力勢能,液體晃動產(chǎn)生的動力水壓也能起到耗能減振的作用。
[0021] 通過上述過程實(shí)現(xiàn)多級多形式耗能減振的目標(biāo)。
[0022] 本發(fā)明的有益效果是:
[0023] (1)本發(fā)明通過多級耗能形式控制間隔棒的振動及扭轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)不同振動強(qiáng)度下的耗能減振。同時,通過彈簧的伸縮和滾輪沿環(huán)狀圓管內(nèi)壁的自由滾動,可以實(shí)現(xiàn)間隔棒在平面內(nèi)各方向的振動控制。
[0024] (2)本發(fā)明改善了以往間隔棒單一的耗能形式,采用電渦流、阻尼液、粘彈性材料、質(zhì)量塊碰撞等多種形式進(jìn)行耗能,鋁板既可徑向切割磁感線控制平面內(nèi)各方向的振動,又可周向切割磁感線控制扭轉(zhuǎn),具有良好的耗能效果。
[0025] (3)本發(fā)明基于導(dǎo)體板切割磁感線產(chǎn)生電渦流實(shí)現(xiàn)耗能減振,通過永磁體提供永久的
磁場源,無外部能量輸入,經(jīng)濟(jì)環(huán)保。同時,導(dǎo)體板與永磁體之間不接觸,無磨損,耐久性好。
[0026] (4)本發(fā)明中導(dǎo)體板產(chǎn)生電渦流的大小與振動速度相關(guān),在磁場強(qiáng)度和導(dǎo)體板伸入長度不變的情況下,速度越大產(chǎn)生的電渦流越大,從而可以自適應(yīng)振動
頻率。
[0027] (5)本發(fā)明多采用空心體和輕質(zhì)材料制作,構(gòu)造簡單、質(zhì)量輕、減振效果明顯,能夠抑制輸電導(dǎo)線的舞動,具有良好的經(jīng)濟(jì)性和適用性。
附圖說明
[0028] 為了更清楚地說明本發(fā)明
實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。
[0029] 圖1為本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0030] 圖2為本實(shí)施例的外部結(jié)構(gòu)剖視圖;
[0031] 圖3為本實(shí)施例的A-A剖視圖;
[0032] 圖4為本實(shí)施例的A-A剖視圖的局部詳圖;
[0033] 圖5為本實(shí)施例的可動圓筒細(xì)部圖;
[0034] 圖6為本實(shí)施例的安裝示意圖。
[0035] 圖中:1為夾持金具,2為環(huán)狀圓管,3為隔板,4為質(zhì)量球,5為滾輪,6為保持器,7為彈簧,8為導(dǎo)體板,9為限位板,10為可動圓筒,11為阻尼網(wǎng),12為阻尼液,13為永磁體,14為絕緣蓋板,15為限位滾珠,16為粘彈性材料,17為滾筒,18為擋板。
具體實(shí)施方式
[0036] 應(yīng)該指出,以下詳細(xì)說明都是例示性的,旨在對本
申請提供進(jìn)一步的說明。除非另有指明,本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。
[0037] 需要注意的是,這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式,而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的,除非上下文另外明確指出,否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式,此外,還應(yīng)當(dāng)理解的是,當(dāng)在本
說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時,其指明存在特征、步驟、操作、器件、組和/或它們的組合。
[0038] 為了方便敘述,本發(fā)明中如果出現(xiàn)“上”、“下”、“左”“右”字樣,僅表示與附圖本身的上、下、左、右方向一致,并不對結(jié)構(gòu)起限定作用,僅僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述,而不是指示或暗示所指的設(shè)備或元件必須具有特定的方位,以特定的方位構(gòu)造和操作,因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0039] 名詞解釋:環(huán)狀圓管的整體形狀為環(huán)形管,環(huán)形管的橫截面積為圓形。
[0040] 正如背景技術(shù)所介紹的,傳統(tǒng)的間隔棒耗能形式單一,不能實(shí)現(xiàn)不同振動強(qiáng)度下的多級多形式的耗能減振。為了解決如上問題,本發(fā)明提出了一種多級復(fù)合型耗能防舞動間隔棒,本發(fā)明通過阻尼液在阻尼網(wǎng)兩側(cè)的流動、外涂粘彈性材料的滾筒與可動圓筒內(nèi)壁的碰撞、導(dǎo)體板徑向切割磁感線產(chǎn)生電渦流來分級消耗間隔棒在平面內(nèi)任意方向振動時的動力勢能;主要通過環(huán)狀圓管內(nèi)質(zhì)量球的滾動碰撞和導(dǎo)體板周向切割磁感線產(chǎn)生電渦流來分級消耗間隔棒在平面內(nèi)扭轉(zhuǎn)時的動力勢能,實(shí)現(xiàn)快速耗能防舞動的效果。以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述其實(shí)施方式。
[0041] 本發(fā)明具體結(jié)構(gòu)如下:
[0042] 如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示,本發(fā)明包括間隔棒主體和用于連接分裂導(dǎo)線的夾持金具1;所述的間隔棒主體包括一個環(huán)狀圓管2,環(huán)狀圓管2的內(nèi)圈頂部和底部分別連接一個外絕緣蓋板,所述的外絕緣蓋板可以
焊接在環(huán)狀圓管2上,整體上形成一個盤狀結(jié)構(gòu);在盤狀結(jié)構(gòu)的最外圈連接四個夾持金具1,所述的夾持金具1的個數(shù)不限于四個,具體的根據(jù)導(dǎo)線的數(shù)量進(jìn)行設(shè)置。
[0043] 環(huán)狀圓管2內(nèi)部沿圓周方向間隔地設(shè)有多個隔板3,在本實(shí)施例中,隔板3設(shè)置了4個,4個隔板均勻的設(shè)置在環(huán)形圓管2內(nèi)部;在相鄰的隔板3之間放置若干質(zhì)量球4;但是要求質(zhì)量球4不充滿相鄰隔板之間的腔體;所述的環(huán)狀圓管2的內(nèi)圈接有兩片環(huán)狀永磁體13,上、下永磁體13之間留有距離形成通道;在所述的環(huán)狀圓管2內(nèi)側(cè)設(shè)有可動圓筒10,可動圓筒10的軸線與環(huán)形圓管2的軸線平行;所述的可動圓筒10的外圈接有導(dǎo)體板8,導(dǎo)體板8伸入上、下永磁體間的通道內(nèi);所述的可動圓筒10與外絕緣蓋板14之間設(shè)有若干限位滾珠15;可動圓筒10與環(huán)狀圓管2通過四根一端接有滾輪5的彈簧7相連;滾輪5與彈簧7之間設(shè)有保持器6,使得滾輪5可以沿著環(huán)狀圓管2的內(nèi)壁光滑滾動;所述的可動圓筒10內(nèi)側(cè)設(shè)有裝有阻尼液
12的滾筒17,滾筒17的軸線與可動圓筒10的軸線平行;
[0044] 所述的彈簧為扁彈簧,外觀為橢圓形,采用自復(fù)位能力強(qiáng)的形狀記憶合金材料;彈簧7兩側(cè)設(shè)有與可動圓筒10等高的限位板9,用以限制彈簧7的變形,使其只能沿徑向發(fā)生伸長或壓縮,并在變形后能夠自行恢復(fù)原狀。
[0045] 所述的可動圓筒10與外絕緣蓋板14之間設(shè)有限位滾珠15,防止永磁體13與其內(nèi)側(cè)部件發(fā)生碰撞磨損;可動圓筒10為一個高度不是很高的封閉空心圓柱形結(jié)構(gòu),該可動圓筒的軸線與環(huán)狀圓管2的軸線是同一根軸線,所述的限位滾珠15不遠(yuǎn)處周邊設(shè)有一圈擋板18,防止限位滾珠15滾落到導(dǎo)體板8與永磁體13的間隙影響正常工作;所述的擋板18固定在可動圓筒10上。
[0046] 永磁體13為一個完整的圓環(huán)形片狀結(jié)構(gòu),所述的永磁體13剛接在環(huán)狀圓管2內(nèi)圈,例如,永
磁鐵可以焊接在環(huán)狀圓管2內(nèi)圈;上、下兩片環(huán)狀永磁體13之間留有距離形成通道,上、下兩片環(huán)狀永磁體13位于兩個外絕緣蓋板內(nèi)側(cè);永磁體的材料可以是稀土永磁材料、釤鈷、鋁鎳鈷以及鐵氧體永磁材料等;可以根據(jù)所需的磁場強(qiáng)弱自行選擇。
[0047] 所述的可動圓筒10外圈剛接四塊1/4環(huán)狀導(dǎo)體板8,導(dǎo)體板8伸入上、下永磁體13間的通道內(nèi),伸入長度占環(huán)狀永磁體13環(huán)寬的2/3左右;不難理解,其伸入長度不限于本實(shí)施例給出的2/3,可以是1/3、1/2等,可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置;環(huán)狀導(dǎo)體板8的個數(shù)也不限于四個,可以是三個、五個六個等;進(jìn)一步的,所述導(dǎo)體板8可為銅、鋁等金屬材料,優(yōu)選地,采用鋁板。
[0048] 所述的記憶合金彈簧7與滾輪5之間設(shè)有保持器6,保持器6為一個圓弧狀結(jié)構(gòu),其固接在彈簧的端部,具體的可以焊接在彈簧的端部;滾輪5放置在保持器內(nèi),且進(jìn)一步的,在保持器6與滾輪5的接觸間隙涂有潤滑油,保證滾輪5可以沿著環(huán)狀圓管2內(nèi)壁光滑滾動。
[0049] 滾輪5、彈簧7、限位板9、導(dǎo)體板8及可動圓筒10與永磁體13之間留有一定空隙,方便導(dǎo)體板8運(yùn)動切割磁感線;導(dǎo)體板8的厚度略小于可動圓筒10的高度,在本實(shí)施例中取2mm,也可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。
[0050] 所述的質(zhì)量球4、裝有阻尼液12的滾筒17外表面和可動圓筒內(nèi)表面均設(shè)有粘彈性材料16,使其能夠在碰撞時吸收能量,達(dá)到耗能的效果;優(yōu)選地,所述的粘彈性材料16采用橡膠。
[0051] 在裝有阻尼液12的滾筒17內(nèi)部安裝水平和豎直的阻尼網(wǎng)11,阻尼網(wǎng)11上均勻分布多個網(wǎng)孔,網(wǎng)孔可以設(shè)計(jì)為圓形且直徑可以設(shè)計(jì)在20mm左右,但是不限于本實(shí)施例中公開的圓形及直徑尺寸,具體的根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì),可通過調(diào)節(jié)阻尼網(wǎng)的高度與網(wǎng)孔尺寸,調(diào)節(jié)調(diào)諧液體阻尼器的阻尼比。
[0052] 優(yōu)選地,間隔棒本體框架(即環(huán)狀圓管)和線夾采用ZL102鋁合金,絕緣蓋板選用環(huán)氧玻璃纖維材料。
[0053] 所述夾持金具1由插桿、管體、銷釘、銷孔、卡頭組成,所述的插桿插裝在所述的管體內(nèi),在所述的管體上設(shè)有多個銷孔,所述的銷釘插裝在所述的銷孔內(nèi),可以通過改變銷釘?shù)亩ㄎ?,伸長或縮短桿的長度,以適應(yīng)不同分裂導(dǎo)線之間的距離;進(jìn)一步的,在卡頭內(nèi)圈設(shè)有阻尼橡膠。
[0054] 具體的工作過程如下:
[0055] 按照圖6所示,在輸電導(dǎo)線上安裝本發(fā)明,當(dāng)架空輸電線受環(huán)境荷載激勵時,導(dǎo)線振動引起間隔棒發(fā)生各方向的振動或扭轉(zhuǎn)。
[0056] 當(dāng)間隔棒在平面內(nèi)任意方向發(fā)生振動時,若振動幅度較小,滾筒中的阻尼液12通過阻尼網(wǎng)11進(jìn)行一級耗能;所述裝有阻尼液12的滾筒17外壁與可動圓筒10內(nèi)壁設(shè)有粘彈性材料16,能夠在碰撞時吸收能量,實(shí)現(xiàn)二級耗能;若振動幅度較大,裝有阻尼液12的滾筒17的擺動與碰撞引起可動圓筒10與環(huán)狀圓管2之間的彈簧7發(fā)生變形,從而使導(dǎo)體板8隨可動圓筒10的運(yùn)動徑向切割磁感線形成電渦流,實(shí)現(xiàn)三級耗能。同時,記憶合金彈簧7的伸縮也可以起到耗能的作用,并在變形后能夠自行恢復(fù)原狀。
[0057] 當(dāng)間隔棒發(fā)生平面內(nèi)扭轉(zhuǎn)時,環(huán)狀圓管2空腔內(nèi)的質(zhì)量球4發(fā)生相互間的碰撞及與隔板3的碰撞,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能和聲能,耗能減振;滾輪5沿環(huán)狀圓管2內(nèi)壁繞圓周滾動,可動圓筒10與環(huán)狀圓管2發(fā)生相對轉(zhuǎn)動,從而使可動圓筒10四周的導(dǎo)體板8周向切割磁感線,在導(dǎo)體板8內(nèi)部形成電渦流,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能以熱能形式耗散;同時,滾筒17內(nèi)部的阻尼液12通過阻尼網(wǎng)11耗散動力勢能,阻尼液12晃動產(chǎn)生的動力水壓也能起到耗能減振的作用。
[0058] 本發(fā)明提出了一種多級復(fù)合型耗能防舞動間隔棒,主要利用導(dǎo)體板沿徑向或周向切割磁感線產(chǎn)生電渦流,控制間隔棒在平面內(nèi)各方向的振動及扭轉(zhuǎn)。電渦流阻尼器屬于速度相關(guān)型阻尼器,可用于不同振動頻率下的減振控制,同時,本發(fā)明通過分階段耗能,解決了不同振動強(qiáng)度與不同耗能形式相匹配的問題,具有良好的應(yīng)用前景。
[0059] 本發(fā)明的上述實(shí)施方案并不是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定,本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此,凡此種根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容,按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段,在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下,對本發(fā)明上述結(jié)構(gòu)做出的其它多種形式的
修改、替換或變更,均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。