CN108580370B - 一种电塔除冰作业臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电塔除冰作业臂，包括动力部分、万向调节部分、可调节活动臂和破冰装置；所述动力部分包括背板、与背板固定连接的侧板、设在背板与侧板上的保温层、设在保温层上的第一绝缘层、设在第一绝缘层上的加热层、设在加热层上的第二绝缘层、安装在背板上的充电电池、设在侧板上的密封层和设在密封层上的拉链；所述万向调节部分包括万向转轮和调整杆；所述万向转轮包括与侧板固定连接的底座、固定在底座上的定位盘、设在定位盘上的轴承定位座、安装在轴承定位座内的轴承、与轴承转动连接的转轴、螺纹连接在转轴一端的限位盘、与转轴另一端铰接的连接臂和设在转轴上的转环。

Description

一种电塔除冰作业臂

技术领域

本发明涉及电力作业设备领域，具体涉及一种电塔除冰作业臂。

背景技术

电塔，呈梯形或三角形等塔状建筑物，高度通常为25-40米，为钢架结构。电塔多建设在野外的发电厂、配电站附近，它是电力部门的重要设施，能架空电线并起保护和支撑的作用。电力铁塔的设计、制造、安装、维护及质量检测是现代电力系统运行与发展的重要保障。

冬季降温或者下雪后，电塔上通常会附着有冰层，但冰层厚度薄，硬度低，对电网运行几乎不产生影响。在一些较为严重的地区，也都是采用人工去除，人工去除虽然速度慢，也基本上能够满足运行要求。因此，对该问题的认识也存在不足。

2008年1月至2月初，我国南方大面积、长时间的大雪及冻雨，造成了极其严重的后果。后果之所以严重，其核心是电网大面积被冻雨破坏，给广大人民群众的生活和生产带来了极大的损失。而且铁路电气化后，干线铁路过分依赖电气化，又加重了灾情。大家不难体验大批旅客被困时的处境，以及铁路部门所承受的巨大压力。经过不计人力物力的维修，电网恢复运行。

此次事故后，国家提高了对电网稳定运行的要求，各种除冰设备也逐渐进入市场。但从实际的使用效果看，简单的除冰工具仍然以人力为主，部分高科技工具（喷火无人机、激光大炮等）携带不方便，操作要求高，除冰效率反而不如人工除冰。

发明内容

本发明旨在提供一种操作简单，使用方便的电塔除冰作业臂。

本发明采用如下技术方案：

一种电塔除冰作业臂，包括动力部分、万向调节部分、可调节活动臂和破冰装置；

所述动力部分包括背板、与背板固定连接的侧板、设在背板与侧板上的保温层、设在保温层上的第一绝缘层、设在第一绝缘层上的加热层、设在加热层上的第二绝缘层、安装在背板上的充电电池、设在侧板上的密封层和设在密封层上的拉链；

所述万向调节部分包括万向转轮和调整杆；

所述万向转轮包括与侧板固定连接的底座、固定在底座上的定位盘、设在定位盘上的轴承定位座、安装在轴承定位座内的轴承、与轴承转动连接的转轴、螺纹连接在转轴一端的限位盘、与转轴另一端铰接的连接臂和设在转轴上的转环；

所述调整杆包括与定位盘转动连接的调整轴承座A、安装在调整轴承座A内的调整轴承A、设在调整轴承A上的连接螺栓A、与连接螺栓A螺纹连接的连接片A、与转环转动连接的调整轴承座B、安装在调整轴承座B内的调整轴承B、设在调整轴承B上的连接螺栓B、与连接螺栓B螺纹连接的连接片B和气动弹簧；

所述气动弹簧的一端与连接片A铰接，另一端与连接片B铰接；

所述可调节活动臂包括与连接臂转动连接的转臂、设在转臂上的第一调整气动弹簧和设在连接臂上的第二调整气动弹簧；

所述第一调整气动弹簧的一端与转臂铰接，另一端与连接臂铰接；

所述第二调整气动弹簧的一端与连接臂转动连接，另一端与侧板转动连接；

所述破冰装置包括设在转臂上的定位板、固定在定位板一面的握环、固定安装在定位板另一面的直线电机、安装在直线电机输出轴上的破冰钻头和与直线电机连接的动力线；

所述动力线的另一端与充电电池连接。

作为进一步的解决方案：所述背板上辅助电路；

所述辅助电路包括与充电电池连接的V变压器合设在充电电池和V变压器之间的开关；所述V变压器的输出端与加热层连接。

作为进一步的解决方案：所述气动弹簧、第一调整气动弹簧和第二调整气动弹簧均为自锁型气动弹簧。

作为进一步的解决方案：所述背板上对称设有背带。

作为进一步的解决方案：所述背板上设有绑带。

作为进一步的解决方案：所述电机的类型为无刷直流电机。

作为进一步的解决方案：所述充电电池的类型为锂离子充电电池。

作为进一步的解决方案：所述密封层的内表面上设有辅助保温层。

本发明产生的积极效果如下：

本发明采用了更高效的除冰方式。传统的除冰方式是采用暴力砸击，工作人员需要爬到电塔上，手持工具用力砸击冰层使之掉落，工作时间长，劳动强度大，尤其是在寒冷的室外，体力消耗非常大。工作时需要用安全带将自己固定在电塔上，活动范围受限，需要频繁的移动位置，每一次移动都需要重新固定安全带， 工作效率非常低。尤其是砸冰时工作人员身体晃动，很容易从电塔上滑落，虽然有安全带的保护，但也十分危险。本发明特别设计了机械除冰的方式，通过电钻在冰层上打眼，起到破坏其结构性和完整性的作用，然后再通过敲击使冰层掉落，能够大大降低除冰的难度。

不论是传统的人工敲击还是最新的喷火、激光除冰等，都存在效率低的问题。虽然也能够进行除冰，但不是工作人员在室外长时间作业就是高昂的除冰成本。本发明采用破坏冰层结构和敲击相结合、人工与机械向配合的方式，是附着在电塔上的冰层碎片化，去除难度降低，去除效率提高。尤其是在成本方面，机械部分采用电池、气动弹簧、电钻等成熟产品，产品成熟，成本低，能够有效的控制除冰成本。

本发明能够降低工作人员的劳动强度，提高除冰工作的安全性。本发明特别采用了气动弹簧作为定位部件，工作人员在通过握环牵引破冰装置移动的过程中，能够实现实时定位停止，也就是工作人员只负责牵引定位，承重部分由气动弹簧承担。破坏掉冰层的完整性后，再用破冰锤敲击，就能够方便的除掉附着在电塔上的冰块，除冰过程更加简单。

本发明也更加安全。本发明位于工作人员的背部，在攀爬和移动的过程中不占用双手，不影响移动，能够使工作人员将更多的精力集中在移动上，提高了其作业的安全性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为动力部分的结构示意图；

图3为调整杆的结构示意图；

图4为破冰装置的结构示意图；

图5为背带和绑带的位置示意图；

图6为本发明电气连接的示意图；

其中：11背板、12侧板、13保温层、14第一绝缘层、15加热层、16第二绝缘层、17充电电池、18密封层、19拉链、21底座、22定位盘、23轴承定位座、24轴承、25转轴、26限位盘、27连接臂、28转环、31调整轴承座A、32调整轴承A、33连接螺栓A、34连接片A、35调整轴承座B、36调整轴承B、37连接螺栓B、38连接片B、39气动弹簧、41转臂、42第一调整气动弹簧、43第二调整气动弹簧、51定位板、52握环、53直线电机、54破冰钻头、55动力线、6112V变压器、62开关、71背带、72绑带、8辅助保温层。

具体实施方式

下面结合图1-6来对本发明进行进一步说明。

本发明采用如下技术方案：

一种电塔除冰作业臂，包括动力部分、万向调节部分、可调节活动臂和破冰装置；

所述动力部分包括背板11、与背板11固定连接的侧板12、设在背板11与侧板12上的保温层13、设在保温层13上的第一绝缘层14、设在第一绝缘层14上的加热层15、设在加热层15上的第二绝缘层16、安装在背板11上的充电电池17、设在侧板12上的密封层18和设在密封层18上的拉链19；

所述万向调节部分包括万向转轮和调整杆；

所述万向转轮包括与侧板12固定连接的底座21、固定在底座21上的定位盘22、设在定位盘22上的轴承定位座23、安装在轴承定位座23内的轴承24、与轴承24转动连接的转轴25、螺纹连接在转轴25一端的限位盘26、与转轴25另一端铰接的连接臂27和设在转轴25上的转环28；

所述调整杆包括与定位盘22转动连接的调整轴承座A31、安装在调整轴承座A31内的调整轴承A32、设在调整轴承A32上的连接螺栓A33、与连接螺栓A33螺纹连接的连接片A34、与转环28转动连接的调整轴承座B35、安装在调整轴承座B35内的调整轴承B36、设在调整轴承B36上的连接螺栓B37、与连接螺栓B37螺纹连接的连接片B38和气动弹簧39；

所述气动弹簧39的一端与连接片A34铰接，另一端与连接片B38铰接；

所述可调节活动臂包括与连接臂27转动连接的转臂41、设在转臂41上的第一调整气动弹簧42和设在连接臂27上的第二调整气动弹簧43；

所述第一调整气动弹簧42的一端与转臂41铰接，另一端与连接臂27铰接；

所述第二调整气动弹簧43的一端与连接臂27转动连接，另一端与侧板12转动连接；

所述破冰装置包括设在转臂41上的定位板51、固定在定位板51一面的握环52、固定安装在定位板51另一面的直线电机53、安装在直线电机53输出轴上的破冰钻头54和与直线电机53连接的动力线55；

所述动力线55的另一端与充电电池17连接。

作为进一步的解决方案：所述背板11上辅助电路；

所述辅助电路包括与充电电池17连接的12V变压器61合设在充电电池17和12V变压器61之间的开关62；所述12V变压器61的输出端与加热层15连接。

作为进一步的解决方案：所述气动弹簧39、第一调整气动弹簧42和第二调整气动弹簧43均为自锁型气动弹簧。

作为进一步的解决方案：所述背板11上对称设有背带71。

作为进一步的解决方案：所述背板11上设有绑带72。

作为进一步的解决方案：所述电机53的类型为无刷直流电机。

作为进一步的解决方案：所述充电电池17的类型为锂离子充电电池。

作为进一步的解决方案：所述密封层18的内表面上设有辅助保温层8。

下面结合本发明的结构设计和实际的使用过程对本发明进行进一步的说明。

本发明采用锂充电电池供电。考虑到低温会极大的影响其动力输出，特别增加了加热部分。加热部分的工作过程为：充电电池17输出电流到加热层15，加热层15工作，将电能转化为热能，动力部分内部的温度上升，充电电池17工作的环境温度上升。保温层13能够阻止热量扩散到外界，起到保温作用。第一绝缘层14和第二绝缘层16分别位于加热层15的两面，避免其漏电造成危险。拉开拉链19能够打开密封层18，方便更换充电电池17或者进行维修工作。密封层18上的辅助保温层8与保温层13的作用相同。

工作人员在接到除冰任务后，拉开拉链19，将充满电的充电电池17固定到背板11上，闭合开关62，充电电池17开始向加热层15输出电流，12V变压器61将充电电池17输出电压降至12V。12V相对于人体是安全电压，能够同时满足加热和安全两个要求。出发之前就开始加热能够避免在赶往现场的过程中低温对充电电池17输出造成的影响。

赶赴现场后，工作人员通过双肩背带71将本发明背在背上，然后将绑带72绑在腰上，避免晃动，攀爬到电塔上，开始进行除冰工作。

移动到工作位置后，首先用安全带将自己与电塔连接。左手握住电塔或者安全带，右手握住握环52，拉动破冰装置移动到工作位置。连接臂27配合工作人员的大臂，转臂41配合工作人员的小臂，移动可以分为小臂摆动、大臂摆动和转动三个动作。具体的动作过程为：

小臂摆动：握环52受力后移动，通过定位板51带动转臂41转动，此时连接臂27不动。移动时，第一调整气动弹簧42同时伸长或缩短，停止后，第一调整气动弹簧42随即停止并锁定。

大臂摆动：工作人员通过握环52和转臂41等向连接臂27施力，连接臂27摆动，转臂41同时摆动，但二者相对位置不变。第二调整气动弹簧43同时伸长或缩短，停止后，第二调整气动弹簧43随即停止并锁定。

转动：工作人员通过握环52和转臂41等向连接臂27施力，连接臂27开始转动，转臂41同时转动，但二者相对位置不变。连接臂27的一端通过转轴25与轴承24连接，转动时，轴承24内圈随之转动。连接臂27在转动时，通过转环28拉动气动弹簧39，转动停止时气动弹簧39随即停止并锁定。

上述的几个动作中，气动弹簧39、第一调整气动弹簧42和第二调整气动弹簧43在动作过程中伸长或缩短，动作完成后气动弹簧锁死，不再移动。这样工作人员在除冰过程中仅需要负责移动，承重由万向调节部分和可调节活动臂负担，工作人员手臂的负重非常低，相应的，工作强度也得到大幅度的降低。

限位盘26拧在转轴25上，将其安装在轴承24上。转环28在转动的过程中，调整轴承座A31、调整轴承A32、连接螺栓A33和连接片A34同时移动，气动弹簧39的一端与连接片A34铰接，在转动过程中连接片A34转动，保证气动弹簧39不被卡死，调整轴承座B35、调整轴承B36、连接螺栓B37和连接片B38的作用与调整轴承座A31、调整轴承A32、连接螺栓A33和连接片A34的作用相同，此处不再赘述。

工作人员通过上述一个动作或者几个动作的组合将破冰钻头54移动到工作位置，按下握环52上的开关，充电电池17通过动力线55向直线电机53输出电流，直线电机53转动，带动破冰钻头54高速转动。直线电机53和充电电池17之间同样设置有一套变压装置，将充电电池17的输出电压变为24V。

高速转动的破冰钻头54能够非常容易的钻到冰层内，破坏其结构，尤其是在破坏过程中会在冰层内产生大量的裂痕，使冰层进一步碎片化。完成后，向后推握环52，右手离开握环52，取下侧板12上的破冰锤，敲击冰层，将其敲落。

当除冰任务重时，也可以一个人进行破碎，一个人进行敲击。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种电塔除冰作业臂，其特征在于：包括动力部分、万向调节部分、可调节活动臂和破冰装置；

所述动力部分包括背板（11）、与背板（11）固定连接的侧板（12）、设在背板（11）与侧板（12）上的保温层（13）、设在保温层（13）上的第一绝缘层（14）、设在第一绝缘层（14）上的加热层（15）、设在加热层（15）上的第二绝缘层（16）、安装在背板（11）上的充电电池（17）、设在侧板（12）上的密封层（18）和设在密封层（18）上的拉链（19）；

所述万向调节部分包括万向转轮和调整杆；

所述万向转轮包括与侧板（12）固定连接的底座（21）、固定在底座（21）上的定位盘（22）、设在定位盘（22）上的轴承定位座（23）、安装在轴承定位座（23）内的轴承（24）、与轴承（24）转动连接的转轴（25）、螺纹连接在转轴（25）一端的限位盘（26）、与转轴（25）另一端铰接的连接臂（27）和设在转轴（25）上的转环（28）；

所述调整杆包括与定位盘（22）转动连接的调整轴承座A（31）、安装在调整轴承座A（31）内的调整轴承A（32）、设在调整轴承A（32）上的连接螺栓A（33）、与连接螺栓A（33）螺纹连接的连接片A（34）、与转环（28）转动连接的调整轴承座B（35）、安装在调整轴承座B（35）内的调整轴承B（36）、设在调整轴承B（36）上的连接螺栓B（37）、与连接螺栓B（37）螺纹连接的连接片B（38）和气动弹簧（39）；

所述气动弹簧（39）的一端与连接片A（34）铰接，另一端与连接片B（38）铰接；

所述可调节活动臂包括与连接臂（27）转动连接的转臂（41）、设在转臂（41）上的第一调整气动弹簧（42）和设在连接臂（27）上的第二调整气动弹簧（43）；

所述第一调整气动弹簧（42）的一端与转臂（41）铰接，另一端与连接臂（27）铰接；

所述第二调整气动弹簧（43）的一端与连接臂（27）转动连接，另一端与侧板（12）转动连接；

所述破冰装置包括设在转臂（41）上的定位板（51）、固定在定位板（51）一面的握环（52）、固定安装在定位板（51）另一面的直线电机（53）、安装在直线电机（53）输出轴上的破冰钻头（54）和与直线电机（53）连接的动力线（55）；

所述动力线（55）的另一端与充电电池（17）连接；

所述背板（11）上辅助电路；

所述辅助电路包括与充电电池（17）连接的12V变压器（61）和设在充电电池（17）和12V变压器（61）之间的开关（62）；所述12V变压器（61）的输出端与加热层（15）连接；

所述气动弹簧（39）、第一调整气动弹簧（42）和第二调整气动弹簧（43）均为自锁型气动弹簧。

2.根据权利要求1所述的一种电塔除冰作业臂，其特征在于：所述背板（11）上对称设有背带（71）。

3.根据权利要求2所述的一种电塔除冰作业臂，其特征在于：所述背板（11）上设有绑带（72）。

4.根据权利要求1所述的一种电塔除冰作业臂，其特征在于：所述直线电机（53）的类型为无刷直流电机。

5.根据权利要求1所述的一种电塔除冰作业臂，其特征在于：所述充电电池（17）的类型为锂离子充电电池。

6.根据权利要求1所述的一种电塔除冰作业臂，其特征在于：所述密封层（18）的内表面上设有辅助保温层（8）。