CN106898987B - 用于架空线路的除冰冻机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于架空线路的除冰冻机器人，包括上壳体与下壳体，在上壳体与下壳体处于同侧的侧壁上分别设有耳板，两个耳板通过螺栓连接，在上壳体内设有支撑板，在支撑板底部设置有多个卡接板，卡接板上开有U形开口，在U形开口的底部设有两个圆锥体，在下壳体内部设有两个步进电机，在步进电机的输出端设有连杆，在连杆外壁上设有螺旋，两个螺旋分别与两个圆锥体相配合；在支撑板底部还设有连接板，上卡环固定连接板下端，沿除冰头的周向在其外壁上设有齿带，在驱动电机的输出端上设有与齿带配合的齿轮。本发明利用机械除冰替代传统的人工敲打方式，在提高架空线除冰效率的同时，大大增加了架空线除冰的安全可靠度。

Description

用于架空线路的除冰冻机器人

技术领域

本发明涉及电力领域，具体涉及用于架空线路的除冰冻机器人。

背景技术

架空线路被广泛采用，架空线路具有架设经济，带负荷能高、检修方便的有点，但是在冬天时间会当导线冷却在0℃及其以下的云中或雾中水滴与输电线路导线表面碰撞并结冻时导线覆冰现象产生。这是由于水滴包围的输电线路导线与气流中过冷却水滴发生碰撞，并冻结在导线表面而形成覆冰。导线覆冰首先在迎风面上生长，如风向不发生急剧变化，迎风面上覆冰厚度就会继续增加。当迎风面冰达到一定厚度，其重量足以使导线扭转时，导线发生扭转现象；导线再扭转，覆冰就会继续成长变大，终于在导线上形成圆形或椭圆形覆冰。

导线覆冰所增加的机械荷载超过设计允许值到一定程度时，造成断线、倒杆塔事故；上下或水平排列的导线，因导线覆冰脱落发生不同步跳跃舞动，造成上下或水平导线接近发生相间短路跳闸。目前高压线的除冰工作大多采用人工进行。寒冷的天气，高空作业给人工除冰带来很大的安全隐患和施工难度，虽然目前已研制的一些机器人，用以高压线除冰，但大多功率太低、续航时间短，因此现在主要依靠人力除冰，通过电力工人爬上高压线塔用铁锤、拉杆、竹棒沿线敲打使覆冰脱落，但是这种方法不仅效率低而且对电力工人的生命安全造成了极大的威胁。

发明内容

本发明目的在于提供用于架空线路的除冰冻机器人，替代人工敲打除冰的方式，提高架空线路除冰的效率以及安全性能。

本发明通过下述技术方案实现：

用于架空线路的除冰冻机器人，包括相互铰接的上壳体与下壳体，且在所述上壳体与下壳体处于同侧的侧壁上分别设有耳板，两个所述耳板通过螺栓连接，在上壳体两端分别开有半圆形的通孔，在下壳体两端分别开有半圆形的小孔，且位于同一侧的通孔与小孔分别构成供线缆进出的进口与出口，在所述上壳体内设有水平放置的支撑板，在支撑板底部间隔设置有多个卡接板，卡接板上开有供线缆通过的U形开口，且U形开口的朝向正对所述下壳体，在U形开口的底部设有两个圆锥体，在所述下壳体内部设有两个步进电机，且在每一个所述步进电机的输出端设有连杆，且沿每一个所述连杆的轴向在其外壁上设有螺旋，两个所述螺旋分别与位于U形开口底部的两个圆锥体相配合；

在所述支撑板底部还设有连接板，半圆形的上卡环固定连接板下端，在下壳体内固定有半圆形的下卡环，在上卡环以及下卡环的内壁上均开有弧形槽，且两个弧形槽合并构成一个封闭的环形槽，还包括除冰头，所述除冰头由两个相互铰接且截面呈半圆形的除冰板构成，且在除冰头中部形成一个供线缆通过的柱状区域，沿除冰头的周向在其外壁上设有一圈齿带，且在下卡环底部开有一个与弧形槽连通的连接孔，在所述下壳体内固定有驱动电机，且在驱动电机的输出端上连接有齿轮，所述齿轮贯穿连接孔后与齿带配合。现有的电力网络中，架空线在冬季容易出现覆冰的现象，发明人针对该问题设计出一种除冰机器人，利用机械除冰替代传统的人工敲打方式，在提高架空线除冰效率的同时，大大增加了架空线除冰的安全可靠度；具体使用时，直接将上壳体扣入线缆上，即多个卡接板上的U形开口直接与线缆接触，然后将下壳体与上壳体合拢，利用螺栓将上壳体与下壳体侧壁上的耳板连接固定，同时启动步进电机以及驱动电机，除冰头开始在上卡环与下卡环之间快速旋转，同时使得连杆上的螺旋直接与圆锥体发生相对运动，上壳体与下壳体则沿线缆轴线开始移动，高速旋转的除冰头对覆盖在线缆外壁上的结冰进行旋转切割，以实现机械除冰工序。

其中，除冰头作为线缆除冰的主要部件，由两个相互铰接的除冰板构成，在上壳体与下壳体固定连接后，上卡环与下卡环完成对中且形成一个密闭的柱状区域，除冰工序开始之前，首先将两个半圆形的除冰板套设在线缆外壁上，然后两个除冰板的非铰接端通过卡接的方式连接，以形成一个环状的完整的除冰头，除冰开始后，驱动电机输出端处的齿轮穿过连接孔后与齿带配合，带动除冰头进行圆周运动，以实现除冰目的；在支撑板底部均匀设置有多个卡接板，且卡接板上设置的U形开口的朝向正对下壳体底部，使得上壳体、下壳体与线缆之间的接触点以及接触面增加，能够避免由除冰头掠过的线缆外壁上的部分残留冰渣引起上壳体跳动，以保证机器人稳定地沿线缆外壁移动，而将除冰头放置在上卡环与下卡环所述构成的柱状区域内，并且利用齿带与弧形槽之间的相互限定，以减小除冰头在沿线缆径向上的跳动幅度；进一步地，由于机器人内部的驱动部件，同时自身重量较大的部件均设置在下壳体内，使得机器人的重心在线缆的轴心以下，即使在除冰过程中出现机器人的局部发生跳动或是遇到风力较大的情况时，仍旧能够保证机器人整体不会发生过大的翻转量，进而确保机器人的除冰效率，同时杜绝了机器人坠落以及坠落后引发的安全事故或是财产损失。

所述除冰板包括本体以及与本体连接的延伸段，齿带设置在本体的外圆周壁上，且沿线缆除冰的方向，所述延伸段外壁与本体轴线之间的间距递减。两个除冰板合围构成除冰头，其中，驱动电机带动齿带以及本体做圆周运动，而与本体端部连接的延伸段外壁与本体轴线之间的间距递减，使得除冰板的端部形成一个尖锐部，该尖锐部能够在旋转的同时快速切入线缆外壁上的覆冰内，以加快线缆局部除冰的速度。

沿线缆除冰的方向，在所述上壳体的侧壁上设有破冰锥，且所述破冰锥位于除冰头上方。针对结冰严重的线路段，在上壳体的侧壁上设置破冰锥，且破冰锥位于除冰头上方，使得破冰锥在除冰头与覆冰接触前直接与该覆冰接触，并对该覆冰进行开缝处理，进而降低体型相对较大的覆冰的整体强度，以减小除冰头的工作负荷，加快线缆除冰的进度。

两个所述步进电机对称分布在所述驱动电机的两侧。作为优选，两个步进电机以及一个驱动电机的重量与机器人内部其余部件相比，比重偏大，而发明人将两个步进电机对称设置在驱动电机的两侧，在确保除冰头的自由旋转与机器人整体的移动互不干涉的前提下，使得下壳体两端的受力相对平衡，避免机器人在除冰过程中出现翻转等现象。

还包括防水壳，且所述防水壳将所述步进电机完全包裹，且在防水壳的侧壁上开有穿孔，在穿孔上设有轴承，步进电机的输出端与所述轴承配合后向外延伸。作为优选，为避免下壳体中步进电机被卡接板刮蹭下的冰渣所影响，在下壳体内设置防水壳，该防水壳将步进电机完全包裹，以防止下壳体内冰渣的浸入。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明用于架空线路的除冰冻机器人，利用机械除冰替代传统的人工敲打方式，在提高架空线除冰效率的同时，大大增加了架空线除冰的安全可靠度；

2、本发明用于架空线路的除冰冻机器人，为避免下壳体中步进电机被卡接板刮蹭下的冰渣所影响，在下壳体内设置防水壳，该防水壳将步进电机完全包裹，以防止下壳体内冰渣的浸入；

3、本发明用于架空线路的除冰冻机器人，针对结冰严重的线路段，在上壳体的侧壁上设置破冰锥，且破冰锥位于除冰头上方，使得破冰锥在除冰头与覆冰接触前直接与该覆冰接触，并对该覆冰进行开缝处理，进而降低体型相对较大的覆冰的整体强度，以减小除冰头的工作负荷，加快线缆除冰的进度

4、本发明用于架空线路的除冰冻机器人，将两个步进电机对称设置在驱动电机的两侧，在确保除冰头的自由旋转与机器人整体的移动互不干涉的前提下，使得下壳体两端的受力相对平衡，避免机器人在除冰过程中出现翻转等现象。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为卡接板的结构示意图；

图3为除冰头的结构示意图；

图4为除冰头的截面图；

图5为本发明的侧视图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-上壳体、2-卡接板、3-支撑板、4-线缆、5-连接板、6-上卡环、7-齿带、8-除冰头、9-破冰锥、10-下壳体、11-驱动电机、12-螺旋、13-连杆、14-圆锥体、15-防水壳、16-齿轮、17-步进电机、18-耳板、19-U形开口。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1～5所示，本实施例包括相互铰接的上壳体1与下壳体10，且在所述上壳体1与下壳体10处于同侧的侧壁上分别设有耳板18，两个所述耳板18通过螺栓连接，在上壳体1两端分别开有半圆形的通孔，在下壳体10两端分别开有半圆形的小孔，且位于同一侧的通孔与小孔分别构成供线缆4进出的进口与出口，在所述上壳体1内设有水平放置的支撑板3，在支撑板3底部间隔设置有多个卡接板2，卡接板2上开有供线缆4通过的U形开口19，且U形开口19的朝向正对所述下壳体10，在U形开口19的底部设有两个圆锥体14，在所述下壳体10内部设有两个步进电机17，且在每一个所述步进电机17的输出端设有连杆13，且沿每一个所述连杆13的轴向在其外壁上设有螺旋12，两个所述螺旋12分别与位于U形开口19底部的两个圆锥体14相配合；

在所述支撑板3底部还设有连接板5，半圆形的上卡环6固定连接板5下端，在下壳体10内固定有半圆形的下卡环，在上卡环6以及下卡环的内壁上均开有弧形槽，且两个弧形槽合并构成一个封闭的环形槽，还包括除冰头8，所述除冰头8由两个相互铰接且截面呈半圆形的除冰板构成，且在除冰头8中部形成一个供线缆4通过的柱状区域，沿除冰头8的周向在其外壁上设有一圈齿带7，且在下卡环底部开有一个与弧形槽连通的连接孔，在所述下壳体10内固定有驱动电机11，且在驱动电机11的输出端上连接有齿轮16，所述齿轮16贯穿连接孔后与齿带7配合。现有的电力网络中，架空线在冬季容易出现覆冰的现象，发明人针对该问题设计出一种除冰机器人，利用机械除冰替代传统的人工敲打方式，在提高架空线除冰效率的同时，大大增加了架空线除冰的安全可靠度；具体使用时，直接将上壳体1扣入线缆4上，即多个卡接板2上的U形开口19直接与线缆4接触，然后将下壳体10与上壳体1合拢，利用螺栓将上壳体1与下壳体10侧壁上的耳板18连接固定，同时启动步进电机17以及驱动电机11，除冰头8开始在上卡环6与下卡环之间快速旋转，同时使得连杆13上的螺旋12直接与圆锥体14发生相对运动，上壳体1与下壳体10则沿线缆4轴线开始移动，高速旋转的除冰头8对覆盖在线缆4外壁上的结冰进行旋转切割，以实现机械除冰工序。

其中，除冰头8作为线缆4除冰的主要部件，由两个相互铰接的除冰板构成，在上壳体1与下壳体10固定连接后，上卡环6与下卡环完成对中且形成一个密闭的柱状区域，除冰工序开始之前，首先将两个半圆形的除冰板套设在线缆4外壁上，然后两个除冰板的非铰接端通过卡接的方式连接，以形成一个环状的完整的除冰头8，除冰开始后，驱动电机11输出端处的齿轮16穿过连接孔后与齿带7配合，带动除冰头8进行圆周运动，以实现除冰目的；在支撑板3底部均匀设置有多个卡接板2，且卡接板2上设置的U形开口19的朝向正对下壳体10底部，使得上壳体1、下壳体10与线缆4之间的接触点以及接触面增加，能够避免由除冰头8掠过的线缆4外壁上的部分残留冰渣引起上壳体1跳动，以保证机器人稳定地沿线缆4外壁移动，而将除冰头8放置在上卡环6与下卡环所述构成的柱状区域内，并且利用齿带7与弧形槽之间的相互限定，以减小除冰头8在沿线缆4径向上的跳动幅度；进一步地，由于机器人内部的驱动部件，同时自身重量较大的部件均设置在下壳体10内，使得机器人的重心在线缆4的轴心以下，即使在除冰过程中出现机器人的局部发生跳动或是遇到风力较大的情况时，仍旧能够保证机器人整体不会发生过大的翻转量，进而确保机器人的除冰效率，同时杜绝了机器人坠落以及坠落后引发的安全事故或是财产损失。

其中，所述除冰板包括本体以及与本体连接的延伸段，齿带7设置在本体的外圆周壁上，且沿线缆4除冰的方向，所述延伸段外壁与本体轴线之间的间距递减。两个除冰板合围构成除冰头8，其中，驱动电机11带动齿带7以及本体做圆周运动，而与本体端部连接的延伸段外壁与本体轴线之间的间距递减，使得除冰板的端部形成一个尖锐部，该尖锐部能够在旋转的同时快速切入线缆4外壁上的覆冰内，以加快线缆4局部除冰的速度。

进一步地，沿线缆4除冰的方向，在所述上壳体1的侧壁上设有破冰锥9，且所述破冰锥9位于除冰头8上方。针对结冰严重的线路段，在上壳体1的侧壁上设置破冰锥9，且破冰锥9位于除冰头8上方，使得破冰锥9在除冰头8与覆冰接触前直接与该覆冰接触，并对该覆冰进行开缝处理，进而降低体型相对较大的覆冰的整体强度，以减小除冰头8的工作负荷，加快线缆4除冰的进度。

作为优选，两个步进电机17以及一个驱动电机11的重量与机器人内部其余部件相比，比重偏大，而发明人将两个步进电机17对称设置在驱动电机11的两侧，在确保除冰头8的自由旋转与机器人整体的移动互不干涉的前提下，使得下壳体10两端的受力相对平衡，避免机器人在除冰过程中出现翻转等现象。

作为优选，为避免下壳体10中步进电机17被卡接板2刮蹭下的冰渣所影响，在下壳体10内设置防水壳15，该防水壳15将步进电机17完全包裹，以防止下壳体10内冰渣的浸入。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.用于架空线路的除冰冻机器人，包括相互铰接的上壳体(1)与下壳体(10)，且在所述上壳体(1)与下壳体(10)处于同侧的侧壁上分别设有耳板(18)，两个所述耳板(18)通过螺栓连接，在上壳体(1)两端分别开有半圆形的通孔，在下壳体(10)两端分别开有半圆形的小孔，且位于同一侧的通孔与小孔分别构成供线缆(4)进出的进口与出口，其特征在于：在所述上壳体(1)内设有水平放置的支撑板(3)，在支撑板(3)底部间隔设置有多个卡接板(2)，卡接板(2)上开有供线缆(4)通过的U形开口(19)，且U形开口(19)的朝向正对所述下壳体(10)，在U形开口(19)的底部设有两个圆锥体(14)，在所述下壳体(10)内部设有两个步进电机(17)，且在每一个所述步进电机(17)的输出端设有连杆(13)，且沿每一个所述连杆(13)的轴向在其外壁上设有螺旋(12)，两个所述螺旋(12)分别与位于U形开口(19)底部的两个圆锥体(14)相配合；

在所述支撑板(3)底部还设有连接板(5)，半圆形的上卡环(6)固定连接板(5)下端，在下壳体(10)内固定有半圆形的下卡环，在上卡环(6)以及下卡环的内壁上均开有弧形槽，且两个弧形槽合并构成一个封闭的环形槽，还包括除冰头(8)，所述除冰头(8)由两个相互铰接且截面呈半圆形的除冰板构成，且在除冰头(8)中部形成一个供线缆(4)通过的柱状区域，沿除冰头(8)的周向在其外壁上设有一圈齿带(7)，且在下卡环底部开有一个与弧形槽连通的连接孔，在所述下壳体(10)内固定有驱动电机(11)，且在驱动电机(11)的输出端上连接有齿轮(16)，所述齿轮(16)贯穿连接孔后与齿带(7)配合。

2.根据权利要求1所述的用于架空线路的除冰冻机器人，其特征在于：所述除冰板包括本体以及与本体连接的延伸段，齿带(7)设置在本体的外圆周壁上，且沿线缆(4)除冰的方向，所述延伸段外壁与本体轴线之间的间距递减。

3.根据权利要求1所述的用于架空线路的除冰冻机器人，其特征在于：沿线缆(4)除冰的方向，在所述上壳体(1)的侧壁上设有破冰锥(9)，且所述破冰锥(9)位于除冰头(8)上方。

4.根据权利要求1所述的用于架空线路的除冰冻机器人，其特征在于：两个所述步进电机(17)对称分布在所述驱动电机(11)的两侧。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的用于架空线路的除冰冻机器人，其特征在于：还包括防水壳(15)，且所述防水壳(15)将所述步进电机(17)完全包裹，且在防水壳(15)的侧壁上开有穿孔，在穿孔上设有轴承，步进电机(17)的输出端与所述轴承配合后向外延伸。