CN107800101A - 一种用于除冰机器人上的u型加热机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于除冰机器人上的U型加热机构，涉及架空输电线缆保护设备技术领域，以解决现有技术中热力除冰机构因容易持续发热对输电线内部造成损害的问题，其包括步进电机、上U型加热板、下U型加热板和对称设置在输电线两侧的壳体，所述两个壳体均设置在除冰机器人上，且两个壳体内侧上下两端均设有滑轨，每个壳体内侧两个滑轨之间均设有齿轮和与齿轮啮合的上齿条和下齿条，所述齿轮通过联轴器与步进电机的输出轴连接，通过实施本技术方案，可有效适应除去不同直径的架空线路覆冰，且避免因持续发热对输电线内部造成损害。

Description

一种用于除冰机器人上的U型加热机构

技术领域

本发明涉及架空输电线缆保护设备技术领域，更具体的是涉及一种用于除冰机器人上的U型加热机构。

背景技术

输电线路冬季覆冰是电力系统的自然灾害之一。由于导线上增加了冰荷载，对导线、铁塔和金具都会带来一定的机械损坏，覆冰严重时会断线、倒杆塔、导线舞动闪络及跳闸，导致大面积停电事故。由于事故发生在严冬季节，大雪封山或公路结冰，使得抢修条件十分艰难，造成长时间停电，严重威胁到电网的安全稳定运行及供电可靠性，对国民经济造成重大损失。

目前，国内外对架空线路覆冰提出了数十种除冰技术方案，申请号为CN201310461054.3的专利公开了一种高压电线上柔击除冰机，包括有机壳，机壳上安装主动轮、从动轮，通过主动轮、从动轮将整个机体悬挂在输电线上，主动轮上设有环形的尖角状沟槽，输电线压于所述尖角状沟槽中；机壳内安装有依次连接的蓄电池、控制器、电动机，电动机传动连接蜗杆，蜗杆的上方设置蜗轮，蜗轮与主动轮通过一根传动皮带传动连接；蜗杆的前端伸出机壳并装一随蜗杆转动而转动的圆柱形旋转体，圆柱形旋转体上装有条状钢片。该技术方案仅用单一的旋转运动带动钢片即可直接除冰，在砸冰过程中飞转的钢片先刚后柔，保证输电线上的冰被有力地敲碎，而随后钢片又能顺着输电线截面柔和地滑过，使输电线不受损伤。然而该技术方案仍然存在以下不足之处：1、仅采用敲击振动的机械除冰方式，对雨凇、混合凇等结合力较强及冰层较厚的覆冰其效果有限，除冰效果不好； 2、而采用固定设置在输电线上的热力除冰机构，容易因热力除冰机构持续发热对输电线内部造成损害；3、一般机械除冰无法适应不同直径的架空线路覆冰，除冰机构的刀头无法调整间距或只能在施工现场拆装和调整，操作复杂。

因此，针对现有技术中的不足，设计一种基于自动张紧U型加热机构的热力除冰法与机械除冰法相结合的除冰机器人就显得尤为重要，而在架空线路上如何设计机械除冰机构和热力除冰机构且使得设计的自动张紧U型加热机构可适应不同直径的架空线路是其中的关键，那么如何提供一种用于除冰机器人的自动张紧U型加热机构就成了本领域技术人员的产期技术诉求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于除冰机器人上的U型加热机构，以实现适应不同直径的架空线路覆冰，且避免热力除冰机构因容易持续发热对输电线内部造成损害。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种用于除冰机器人上的U型加热机构，包括步进电机、上U型加热板、下U型加热板和对称设置在输电线两侧的壳体，所述两个壳体均设置在除冰机器人上，且两个壳体内侧上下两端均设有滑轨，每个壳体内侧两个滑轨之间均设有齿轮和与齿轮啮合的上齿条和下齿条，两个上齿条分别一端延伸至两个壳体内并与壳体上端的滑轨滑动连接，另一端分别与上U型加热板的两个自由端固定连接；两个下齿条分别一端延伸至两个壳体内并与壳体下端的滑轨滑动连接，另一端分别与下U 型加热板的两个自由端固定连接，所述齿轮通过联轴器与步进电机的输出轴连接。

本发明基础方案的工作原理为：除冰机器人内设有控制步进电机转动的控制器，从而驱动与步进电机的输出轴转动而带动齿轮转动，齿轮带动与齿轮啮合的上齿条和下齿条同步移动，利用与上齿条固定连接的上U型加热板和利用与下齿条固定连接的下U型加热板沿输电线移动加热，上U 型加热板和下U型加热板形成的弧形抱箍面可对输电线周向移动加热，适应不同直径的架空线路覆冰；且可通过控制器控制上U型加热板和下U型加热板的接触频率和接触面积，避免容易上U型加热板和下U型加热板因持续发热对输电线内部造成损害，实用性好。

进一步地，包括两个步进电机，两个壳体内设置的齿轮分别通过联轴器与步进电机的输出轴连接。可分别通过两个步进电机控制两个齿轮转动，从而控制上U型加热板和下U型加热板曲形段的预留弧形度，所述预留弧形度为上U型加热板或下U型加热板两个自由端夹角的弧度，从而更好的控制热力除冰的加热效果，提高加热速率且避免因持续发热对输电线内部造成损害。

进一步地，所述上U型加热板和下U型加热板均包括相互贴合的柔性导热基板和柔性透明面板，所述柔性导热基板的表面涂覆有吸热膜层，且吸热膜层设置在柔性导热基板和柔性透明面板之间。架空线路覆冰设置在高空，因此可利用吸热膜层吸附太阳能并将太阳能转换为电能后通过柔性导热基板对输电线上的覆冰实现热力除冰，节约能源；也可在除冰机器人机壳内设置蓄电池为上U型加热板和下U型加热板提供热源，保证对架空线路覆冰的除冰效果。

进一步地，所述柔性导热基板为铁铬铝基板。保证上U型加热板和下U型加热板具有一定的柔韧延展性，可在上U型加热板和下U型加热板对输电线移动热力除冰过程中可适应不同直径的架空线路覆冰，保持与输电线接触且移动摩擦小。

进一步地，所述上U型加热板和下U型加热板曲形段的预留弧度均为&，且π/3≤&≤π。经申请人多次实验，当预留弧度设置在π/3≤&≤π，可有效提高除冰效率且不会对输电线内部造成损害。

进一步地，所述两个壳体内侧上下两端的滑轨与壳体通过螺栓连接，且滑轨内设有燕尾型凹槽，所述上齿条和下齿条上均设有与燕尾型凹槽相匹配的凸起部，所述上齿条和下齿条分别通过凸起部嵌入燕尾型凹槽内与滑轨滑动连接。上齿条和下齿条分别通过凸起部嵌入燕尾型凹槽内与滑轨滑动连接，连接稳定。

进一步地，上U型加热板和下U型加热板的内侧均设置导热橡胶。利用导热橡胶导热使得输电线上的覆冰融化，且通过导热橡胶将输电线上加热后融化的覆冰直接抹去，避免后融化的覆冰重新结冰，导热橡胶具有一定的延展性，可有效去除覆冰融化后的水层且避免对输电线造成磨损。

如上所述，本发明的有益效果如下：

1、本发明中设置在除冰机器人上的加热机构包括上U型加热板和下U型加热板，可通过一个步进电机驱动齿轮转动带动与齿轮啮合的上齿条和下齿条同步移动，利用与上齿条固定连接的上U 型加热板和利用与下齿条固定连接的下U型加热板沿输电线移动加热，且上U型加热板和下U型加热板均包括相互贴合的柔性导热基板，从而具有一定延展性的上U型加热板和下U型加热板形成的弧形抱箍面可对输电线周向移动加热，适应不同直径的架空线路覆冰。

2、本发明中可设置两个步进电机，可分别通过两个步进电机控制两个齿轮转动，从而控制上 U型加热板和下U型加热板曲形段的预留弧形度，所述预留弧形度为上U型加热板或下U型加热板与输电线接触段的弧度，从而更好的控制热力除冰的加热效果，提高加热速率且避免因持续发热对输电线内部造成损害。

3、本发明上U型加热板和下U型加热板还包括柔性透明面板和在柔性导热基板的表面涂覆的吸热膜层，因此可利用吸热膜层吸附太阳能并将太阳能转换为电能后通过柔性导热基板对输电线上的覆冰实现热力除冰，节约能源。

4、本发明中上U型加热板和下U型加热板曲形段的预留弧度均为&，且π/3≤&≤π，预留弧度是指上U型加热板或下U型加热板两个自由端夹角的弧度，经申请人多次实验，当预留弧度设置在π/3≤&≤π，可有效提高除冰效率且不会对输电线内部造成损害。

5、本发明中上U型加热板和下U型加热板的内侧均设置导热橡胶。利用导热橡胶导热使得输电线上的覆冰融化，且通过导热橡胶将输电线上加热后融化的覆冰直接抹去，避免后融化的覆冰重新结冰，导热橡胶具有一定的延展性，可有效去除覆冰融化后的水层且避免对输电线造成磨损。

附图说明

图1为本发明一种用于除冰机器人上的U型加热机构实施例1的示意图；

图2为本发明一种用于除冰机器人上的U型加热机构实施例1中滑轨与下齿条连接的剖面示意图；

图3为本发明一种用于除冰机器人上的U型加热机构实施例2的示意图。

附图标记：01-壳体、02-步进电机、03-上U型加热板、04-下U型加热板、05-滑轨、06-上齿条、07-下齿条、08-第一齿轮、09-第二齿轮、10-柔性导热基板、11-柔性透明面板、12-导热橡胶、 13-输电线。

具体实施方式

为了本技术领域的人员更好的理解本发明，下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

请参考图1所示，本实施例提供一种用于除冰机器人上的U型加热机构，包括对称设置在输电线13两侧的两个壳体01，两个壳体01均除冰机器人机壳上；且还包括步进电机02、上U型加热板03和下U型加热板04，除冰机器人的机壳内安装有为步进电机02提供动力的蓄电池和控制器。

进一步地，两个壳体01内侧上下两端均设有滑轨05，左端壳体01内侧两个滑轨05之间设有第一齿轮08和与第一齿轮08啮合的上齿条06和下齿条07；右端壳体01内侧两个滑轨05之间设有第二齿轮09和与第二齿轮09啮合的上齿条06和下齿条07。两个上齿条06分别一端延伸至两个壳体01内并与壳体01上端的滑轨05滑动连接，另一端分别与上U型加热板03的两个自由端固定连接；两个下齿条07分别一端延伸至两个壳体01内并与壳体01下端的滑轨05滑动连接，另一端分别与下U型加热板04的两个自由端固定连接，且齿轮通过联轴器与步进电机02的输出轴连接，从而驱动与步进电机02的输出轴转动而带动齿轮转动，齿轮带动与齿轮啮合的上齿条06和下齿条 07同步移动，利用与上齿条06固定连接的上U型加热板03和利用与下齿条07固定连接的下U型加热板04沿输电线13移动加热，上U型加热板03和下U型加热板04形成的弧形抱箍面可对输电线13周向移动加热，U型加热板与输电线13之间的接触频率，适应不同直径的架空线路覆冰。

具体地，包括两个步进电机02，分别通过两个步进电机02控制第一齿轮08和第二齿轮09转动，从而控制上U型加热板03和下U型加热板04曲形段的预留弧形度，所述预留弧形度为上U 型加热板03或下U型加热板04与输电线13接触段的弧度，从而更好的控制热力除冰的加热效果，提高加热速率且避免因持续发热对输电线13内部造成损害。

此外，两个壳体01内侧上下两端的滑轨05与壳体01通过螺栓连接，且如图2所示，滑轨05 内设有燕尾型凹槽，上齿条06和下齿条07上均设有与燕尾型凹槽相匹配的凸起部，上齿条06和下齿条07分别通过凸起部嵌入燕尾型凹槽内与滑轨05滑动连接。上齿条06和下齿条07分别通过凸起部嵌入燕尾型凹槽内与滑轨05滑动连接，连接稳定。

进一步地，上U型加热板03和下U型加热板04均包括相互贴合的柔性导热基板10和柔性透明面板11，柔性导热基板10的表面涂覆有吸热膜层，且吸热膜层设置在柔性导热基板10和柔性透明面板11之间。架空线路覆冰设置在高空，因此可利用吸热膜层吸附太阳能并将太阳能转换为电能后通过柔性导热基板10对输电线13上的覆冰实现热力除冰，节约能源；也可利用除冰机器人机壳内设置的蓄电池为上U型加热板03和下U型加热板04均提供热源，保证对架空线路覆冰的除冰效果。具体地，柔性导热基板10为铁铬铝基板，保证上U型加热板03和下U型加热板04均有一定的柔韧延展性，可在上U型加热板03和下U型加热板04均对输电线13移动热力除冰过程中可适应不同直径的架空线路覆冰，保持与输电线13接触且移动摩擦小。

此外，上U型加热板03和下U型加热板04的内侧均设置导热橡胶12。利用导热橡胶12导热使得输电线13上的覆冰融化，且通过导热橡胶12将输电线上加热后融化的覆冰直接抹去，避免后融化的覆冰重新结冰，导热橡胶13具有一定的延展性，可有效去除覆冰融化后的水层且避免对输电线13造成磨损。

进一步地，上U型加热板03和下U型加热板04曲形段的预留弧度均为&，且&＝π/3。经申请人多次实验，当预留弧度设置在π/3，可有效提高除冰效率且不会对输电线13内部造成损害。

本例中，除冰机器人利用热力除冰过程中，控制器控制两个步进电机02转动，左端步进电机 02的输出轴转动而带动第一齿轮08转动，第一齿轮08带动与第一齿轮08啮合的上齿条06和下齿条07同步移动；右端步进电机02的输出轴转动而带动第二齿轮09转动，第二齿轮09带动与第二齿轮09啮合的上齿条06和下齿条07同步移动，利用与上齿条06固定连接的上U型加热板03 和利用与下齿条07固定连接的下U型加热板04沿输电线13移动加热，上U型加热板03和下U 型加热板04形成的弧形抱箍面可对输电线13周向移动加热，适应不同直径的架空线路覆冰；且可通过控制器控制上U型加热板03和下U型加热板04的接触频率和接触面积，避免容易上U型加热板03和下U型加热板04因持续发热对输电线13内部造成损害，实用性好。

实施例2

实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：如图3所示，上U型加热板03和下U型加热板04曲形段的预留弧度均为&，且&＝4π/5。经申请人多次实验，当预留弧度设置在4π/5，为最佳预留弧度，除冰效率显著。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于除冰机器人上的U型加热机构，其特征在于：包括步进电机、上U型加热板、下U型加热板和对称设置在输电线两侧的壳体，所述两个壳体均设置在除冰机器人上，且两个壳体内侧上下两端均设有滑轨，每个壳体内侧两个滑轨之间均设有齿轮和与齿轮啮合的上齿条和下齿条，两个上齿条分别一端延伸至两个壳体内并与壳体上端的滑轨滑动连接，另一端分别与上U型加热板的两个自由端固定连接；两个下齿条分别一端延伸至两个壳体内并与壳体下端的滑轨滑动连接，另一端分别与下U型加热板的两个自由端固定连接，所述齿轮通过联轴器与步进电机的输出轴连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于除冰机器人上的U型加热机构，其特征在于：包括两个步进电机，两个壳体内设置的齿轮分别通过联轴器与步进电机的输出轴连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于除冰机器人上的U型加热机构，其特征在于：所述上U型加热板和下U型加热板均包括相互贴合的柔性导热基板和柔性透明面板，所述柔性导热基板的表面涂覆有吸热膜层，且吸热膜层设置在柔性导热基板和柔性透明面板之间。

4.根据权利要求3所述的一种用于除冰机器人上的U型加热机构，其特征在于：所述柔性导热基板为铁铬铝基板。

5.根据权利要求4所述的一种用于除冰机器人上的U型加热机构，其特征在于：所述上U型加热板和下U型加热板曲形段的预留弧度均为&，且π/3≤&≤π。

6.根据权利要求1所述的一种用于除冰机器人上的U型加热机构，其特征在于：所述两个壳体内侧上下两端的滑轨与壳体通过螺栓连接，且滑轨内设有燕尾型凹槽，所述上齿条和下齿条上均设有与燕尾型凹槽相匹配的凸起部，所述上齿条和下齿条分别通过凸起部嵌入燕尾型凹槽内与滑轨滑动连接。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种用于除冰机器人上的U型加热机构，其特征在于：上U型加热板和下U型加热板的内侧均设置导热橡胶。