CN105048389B - 一种基于自蔓延反应的电缆除冰设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自蔓延反应与电缆除冰技术，具体地说是涉及一种基于自蔓延反应的电缆除冰设备。除冰过程利用自蔓延化学反应放热，不需要机械能切割冰层，也不需要额外外热源。可通过控制自蔓延反应粉末成分和用量调整除冰速率。通过升温除冰减少了机械除冰对线缆的破坏。通过自蔓延反应产生的高温热风和后续高温模具的热辐射除冰，效率高，效果好。设备操作简单、使用方便，安全可靠。自蔓延设备重量轻，满足线缆载重要求。反应过程绿色环保，无污染物排放。利用自动设备搭载自蔓延设备，可快速到达危险或人工难以到达的区域。自蔓延粉末仓与耐高温石墨模具分离，使用后可直接更换。将自蔓延反应与除冰技术相结合，提高了整体除冰效率，一经点燃不需要持续供能，耗能更少。并且设备简单，不需要工作人员抵达工作现场，操作安全。

Description

一种基于自蔓延反应的电缆除冰设备

技术领域

本发明涉及自蔓延反应与电缆除冰技术，具体地说是涉及一种基于自蔓延反应的电缆除冰设备。

背景技术

在我国大部分地区，每年都可能出现冰雪或冻雨的天气，在这种天气环境下，会导致用于电力传输的高压电缆的表层结冰，当电缆表面的结冰厚度超过设计标准的时候，就会导致电缆承受压力过大、进而导致拉倒高压输电杆等严重的事故，进而中断供电。现有的高压输电线路好多都是铺设在人迹罕至、地理环境恶劣的野外，这样就导致当出现上述事故时，对事故电缆的修复工作困难、持续时间长的问题。

现有的电缆除冰方法有：

直流融冰，必须先将需要除冰的电缆断电，然后用一定设备使电缆通直流电，使电缆发热融化覆冰，其缺陷是断电会给人们生活和社会生产带来影响和经济损失，通过电流发热的热量有限，而损耗电量很大，不符合节能原则。

人工机械除冰，也就是人力用手工去敲击冰层，其缺陷是人在低温室外环境中工作效率不高，高空作业十分危险，随时可能发生人身意外事故。

机器机械除冰，在电缆上用机器设备携带刀头进行机械除冰，其问题在于机器切削冰层需要大功率电机，从而需要较大电量，但携带过多电池机器重量会增加，电缆承重增加，增加危险。在电缆上取电作业又受限于现有的取电技术，动力不足以供给机器高效作业。

申请号为200910273509.2，公开号为101728803A的专利“一种用于输电线除冰的机器人”，包括行走的前后臂和配重机构，并通旋转刀头进行除冰。主要解决的技术问题是避免了人工除冰出现危险。其缺点是旋转刀头除冰需要耗费大量能源，且增加设备重量。

针对以上问题，设计了一种基于自蔓延反应的电缆除冰设备。自蔓延是利用化学反应自身放热合成材料的一种技术，又被称为燃烧合成（Combustion Synthesis）。自蔓延技术利用化学反应自身放处大量的热，完全（或部分）不需要外热源。通过自动波快速燃烧的自维持反应得到所需要的成分和结构的产物。通过改变热的释放和传输速度来控制过程的速度、温度、转化率和产物的成分及结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于自蔓延反应的电缆除冰设备。该设备是将自蔓延反应与除冰技术相结合，提高工作效率，节省能源，保护工作人员安全。

为达上述目的，本发明这样实现：

一种基于自蔓延反应的电缆除冰设备，包括动力部分、自蔓延反应部分、控制部分和机架；

动力部分包括电缆滚轮组，电缆滚轮组与皮带轮组同轴布置，皮带轮组中远离自蔓延反应部分的皮带轮与蜗轮同轴，蜗轮与蜗杆配合，由电机带动旋转，电机由蓄电池提供能量，蜗轮带动远端皮带轮和电缆滚轮旋转并通过皮带带动另一个皮带轮和电缆滚轮旋转，电缆滚轮组凹槽与电缆接触，利用摩擦力带动设备前进，电缆由夹紧装置夹紧，夹紧装置为同一水平线排列轮组，其背后带有滑块，滑块与定位导杆滑动配合，定位导杆上套有夹紧弹簧，提供夹紧力，夹紧装置下部装有位置调节螺栓，用来调节位置。

自蔓延反应部分包括两个石墨模具，石墨模具并排布置，中间留空通过电缆，上部开口连接楔形自蔓延粉末仓，开口处以金属薄片或有机材料封口，自蔓延粉末仓前端开口，对准电缆。

控制部分包括摄像头、遥控信号接收器、控制器。

机架包括机箱，所述机箱与自蔓延反应模具托架通过螺栓连接，上述动力部分和控制部分装入机箱内，上述自蔓延反应部分装在自蔓延反应模具托架上。

自蔓延粉末仓内内电子打火引燃导线，导线点燃自蔓延金属粉末，熔化底部金属薄片或有机材料，流入耐高温石墨模具中。自蔓延粉末仓耐高温石墨模具分离，使用后可直接更换。

电缆滚轮组与皮带轮组同轴，通过皮带带动保证两轮旋转方向和转速一致。

本发明对比已有技术具有以下有益效果：

1.除冰过程利用自蔓延化学反应放热，不需要机械能切割冰层，也不需要额外外热源。

2.可通过控制自蔓延反应粉末成分和用量调整除冰速率。

3.通过升温除冰减少了机械除冰对线缆的破坏。

4.通过自蔓延反应产生的高温热风和后续高温模具的热辐射除冰，效率高，效果好。

5.设备操作简单、使用方便，安全可靠。

6.自蔓延设备重量轻，满足线缆载重要求。

7.反应过程绿色环保，无污染物排放。

8.利用自动设备搭载自蔓延设备，可快速到达危险或人工难以到达的区域。

9.自蔓延粉末仓与耐高温石墨模具分离，使用后可直接更换，并且金属溶液与石墨浸润性较差，不粘连，易于清理。

10.除冰用的自蔓延粉末主要有工业废渣等组成，实现了工业废弃物的再利用，成本较低

本发明对比已有技术具有以下显著优点：

将自蔓延反应与除冰技术相结合，提高了整体除冰效率，一经点燃不需要持续供能，耗能更少。并且设备简单，不需要工作人员抵达工作现场，操作安全。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的整体结构右视图；

图3为本发明的整体结构左视图；

图4为本发明的整体结构后视图；

图5为本发明的机箱及自蔓延模具托架结构示意图；

图6为本发明的机架结构右视图；

图7为本发明的机架结构俯视图；

图8为本发明的机架结构后视图；

图9为本发明的动力部分结构示意图；

图10为本发明的自蔓延粉末仓结构示意图；

图11为本发明的耐高温石墨模具结构示意图；

其中：1.电缆；2.机箱；3.自蔓延反应模具托架；4.耐高温石墨模具；5.自蔓延粉末仓；6.摄像头；7.遥控信号接收器；8.电缆滚轮组；9.蜗轮；10.皮带轮组；11.皮带；12.电机；13.控制器；14.夹紧弹簧；15.夹紧装置；16.位置调节螺栓；17.定位导杆；18.蜗杆。

具体实施方式

本发明的基本思想是将自蔓延燃烧反应和除冰技术相结合以安全高效节能的进行线缆除冰。

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明作进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

一种基于自蔓延反应的电缆除冰设备包括动力部分、自蔓延反应部分、控制部分和机架；

动力部分包括电缆滚轮组8，电缆滚轮组8与皮带轮组10同轴布置，皮带轮组10中远离自蔓延反应部分的皮带轮与蜗轮9同轴，蜗轮9与蜗杆18配合，由电机12带动旋转，电机由蓄电池提供能量，蜗轮9带动远端皮带轮和电缆滚轮旋转并通过皮带11带动另一个皮带轮和电缆滚轮旋转，电缆滚轮组8凹槽与电缆1接触，利用摩擦力带动设备前进，电缆1由夹紧装置15夹紧，夹紧装置15为同一水平线排列轮组，其背后带有滑块，滑块与定位导杆17滑动配合，定位导杆17上套有夹紧弹簧14，提供夹紧力，夹紧装置15下部装有位置调节螺栓16，用来调节位置。

自蔓延反应部分包括两个石墨模具4，石墨模具4并排布置，中间留空通过电缆，上部开口连接楔形自蔓延粉末仓5，开口处以金属薄片或有机材料封口，自蔓延粉末仓前端开口，对准电缆。

控制部分包括摄像头6、遥控信号接收器7、控制器13。

机架包括机箱2，所述机箱2与自蔓延反应模具托架3通过螺栓连接，上述动力部分和控制部分装入机箱2内，上述自蔓延反应部分装在自蔓延反应模具托架3上。

自蔓延粉末仓5内电子打火引燃导线，导线点燃自蔓延金属粉末，熔化底部金属薄片或有机材料，流入耐高温石墨模具4中。自蔓延粉末仓5与耐高温石墨模具4分离，使用后可直接更换。

使用前对设备进行检查，配比5kg铁基自蔓延粉末，具体配比按质量分数分别为工业铝粉10%~18%，重晶石30~40%，废铁渣40%~50%，粉体粒径为20nm-500μm，将自蔓延粉末装入自蔓延粉末仓5，将自蔓延粉末仓5装入耐高温石墨模具4中，将机箱2与自蔓延反应模具托架3通过螺栓连接，将设备带至待除冰电缆起始位置，使用位置调节螺栓16将夹紧装置15下拉，留出空隙，设备放在电缆1上，电缆由机箱2下部缺口进入，卡入电缆滚轮组8的凹槽中，此时放松位置调节螺栓16，由弹簧14提供夹紧力，夹紧电缆1，地面控制台发出信号，遥控信号接收器7接收信号传给控制器13，控制设备行至电缆1结冰处，控制电子打火引燃导线，导线点燃自蔓延反应粉末，自蔓延粉末仓5内粉末的燃烧，产生高温热风，热风上升因自蔓延粉末仓5上盖斜面引导，由前端窗口喷向电缆1，与冷空气接触后，到达电缆的热风温度为150℃~180℃，风速10m/s~20m/s，使冰层融化实现除冰。反应放热熔化自蔓延粉末仓5底部金属薄板，熔融金属液流入下部耐高温石墨模具4中，高温熔融金属与耐高温石墨模具4进行热传递，提高模具温度至400℃，同时控制器13控制电机12转动，通过蜗轮蜗杆配合带动远端皮带轮转动，再通过皮带带动近端皮带轮，同时带动电缆滚轮组8转动，设备缓慢前进。全过程中摄像头6始终监控电缆1状态，发现电缆1有冰渣未除尽，则由控制器13控制减速，在待处理区域增加停留时间，提升除冰效果。除冰完毕，设备行至电缆1尽头，取下冷却后的耐高温石墨模具4和自蔓延粉末仓5，再放松位置调节螺栓16，下调夹紧装置15，将电缆1释放。取回设备，保养入库。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于自蔓延反应的电缆除冰设备，其特征在于：包括动力部分、自蔓延反应部分、控制部分和机架；

所述动力部分包括电缆滚轮组（8），所述电缆滚轮组（8）与皮带轮组（10）同轴布置，所述皮带轮组（10）中远离自蔓延反应部分的皮带轮与蜗轮（9）同轴，所述蜗轮（9）与蜗杆（18）配合，由电机（12）带动旋转，所述蜗轮（9）带动远离自蔓延反应部分的皮带轮和电缆滚轮旋转并通过皮带（11）带动另一个皮带轮和电缆滚轮旋转，所述电缆滚轮组（8）凹槽与电缆（1）接触，利用摩擦力带动设备前进，所述电缆（1）由夹紧装置（15）夹紧，所述夹紧装置（15）为同一水平线排列轮组，其背后带有滑块，滑块与定位导杆（17）滑动配合，所述定位导杆（17）上套有夹紧弹簧（14），提供夹紧力，所述夹紧装置（15）下部装有位置调节螺栓（16），用来调节位置；

自蔓延反应部分包括两个石墨模具（4），石墨模具（4）并排布置，中间留空通过电缆，上部开口连接楔形自蔓延粉末仓（5），开口处以金属薄片或有机材料封口，自蔓延粉末仓（5）前端开口，对准电缆；

所述控制部分包括摄像头（6）、遥控信号接收器（7）、控制器（13）；

所述机架包括机箱（2），所述机箱（2）与自蔓延反应模具托架（3）通过螺栓连接，上述动力部分和控制部分装入机箱（2）内，上述自蔓延反应部分装在自蔓延反应模具托架（3）上。