CN110854740B - 一种高空悬式绝缘子拆装机构及自动更换装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力设施维修保养技术领域，具体涉及一种高空悬式绝缘子拆装机构及自动更换装置，绝缘子拆装机构包括纵向设置的第一推杆、横向设置于第一推杆上的第二推杆、纵向设置于第二推杆上的操作杆、固定于操作杆底部的固定爪以及固定于固定爪底部的绝缘子旋转机构；固定爪包括固定于绝缘子旋转机构两侧的第一支撑臂和第二支撑臂以及固定于第一支撑臂和第二支撑臂中部右侧的第三推杆，第一推杆和第三推杆均为双向液压推杆，第二推杆包括设置于第一推杆上的第一电机和固定于第一电机输出端的滚珠丝杠。本发明的拆装机构可以可以对绝缘子进行拆装，大幅降低作业风险，提高作业安全性，节约作业时间，提高作业的经济性。

Description

一种高空悬式绝缘子拆装机构及自动更换装置

技术领域

本发明涉及电力设施维修保养技术领域，具体涉及一种高空悬式绝缘子拆装机构及自动更换装置。

背景技术

在高压线路架设中，很多线路都采用高空架设，高空架设线路通常需要绝缘子或者绝缘子串来将高压线路固定在耐张塔或者直线塔上，高空悬式绝缘子串一般由多个绝缘子100依次首尾串接构成，即绝缘子前端上的插接端1001 与其相邻绝缘子后端的插接，如图1和图2所示，当需要更换绝缘子时，需要将与待更换绝缘子相邻的绝缘子转过一定角度，即将其上的豁口1002旋转 180°，使豁口1002朝上，以便于待更换绝缘子的插接端1001从豁口1002中取出。

目前，在进行悬式绝缘子更换时，只能用传统方法更换，即人工在高空作业，通过使用机械丝杠和手动液压丝杠拆装绝缘子，具有如下缺陷：

1、人机工效：超特高压直流线路耐张单片绝缘子额定荷载普遍在550kN 左右，重量约25kg，作业空间受限(串间间隙大约1.0至1.3m)。更换超特高压直流线路耐张单片绝缘子时，目前普遍使用丝杠(液压或机械)+闭式卡具作业方式，高空作业人员在收紧丝杠、拆装绝缘子极其费力，且需双人配合，人机功效协调性差。

2、物体打击和高空坠落的人身安全风险：±800kV和±500kV特高压直流线路更换耐张单片绝缘子时，因绝缘子串间距大(串间间隙大约1.0至1.3m), 需在更换串上作业，但相关规程规范及作业标准规定“严禁作业人员坐在被更换串上拆装绝缘子”，若操作失误导致绝缘子掉串，高空坠落和物体打击，威胁人身安全。

3、带电作业安全性：依据GB50790第七章条文及条文说明。双人作业组合间隙10200mm-15*170mm＝7650mm，单人作业组合间隙为8840mm，双人作业的危险率越高。作业时间越久，出线工频、操作和雷电过电压幅值的概率越高，危险率越高。

4、减轻工具重量，缩短作业时间：传统工法作业，卡具12㎏、丝杠重6 至9kg，装拆步骤繁杂，劳动强度大，更换时间长，以金中直流线路耐张单片绝缘子更换为例，平均每组(4人)每天最多更换3片。

5、工法落后，自动化程度低，科技创新不足，经济性差：目前超特高压直流线路耐张单片绝缘子更换均为传统手动工具，效率低下，作业风险较高，检修能力受限，经济性差，难以适应当下电力企业高质量发展要求。

因此，基于超特高压直流线路耐张单片绝缘子更换作业风险及工作难点考虑，有必要研发一种高空悬式绝缘子拆装机构及自动更换装置。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种高空悬式绝缘子拆装机构，该拆装机构可以可以对绝缘子进行拆装，大幅降低作业风险，提高作业安全性，节约作业时间，提高作业的经济性。

本发明的目的在于提供一种高空悬式绝缘子自动更换装置，该自动更换装置可以实现绝缘子自动化更换，提高人机工效，大幅降低作业风险，提高作业安全性，节约作业时间，提高作业的经济性。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高空悬式绝缘子拆装机构，所述绝缘子拆装机构包括纵向设置的第一推杆、横向设置于第一推杆上的第二推杆、纵向设置于第二推杆上的操作杆、固定于操作杆底部的固定爪以及固定于固定爪底部的绝缘子旋转机构；所述固定爪包括固定于绝缘子旋转机构两侧的第一支撑臂和第二支撑臂以及固定于第一支撑臂和第二支撑臂中部右侧的第三推杆，所述第一推杆和第三推杆均为双向液压推杆，所述第二推杆包括设置于第一推杆上的第一电机和固定于第一电机输出端的滚珠丝杠。

进一步的，所述第一推杆的顶部与第二推杆的左侧之间连接有固定杆；所述操作杆的顶部和底部分别固定有上连接头和下连接头，上连接头与滚珠丝杠传动连接，下连接头的底部与固定爪固定连接；所述第三推杆的底部固定有推块，推块的下端面呈弧形。

进一步的，所述绝缘子旋转机构包括外圈、滚珠夹持件、内圈和驱动部，外圈、滚珠夹持件、内圈由外向内依次设置，外圈的内侧壁和内圈的外侧壁分别开设有内滑槽和外滑槽，滚珠夹持件的中部环形阵列有多个圆孔，每个圆孔内均嵌设有滚珠，滚珠的外侧和内侧分别转动连接于内滑槽和外滑槽，驱动部固定安装在外圈上，且与内圈传动连接。

进一步的，所述外圈包括第一扣合件和第二扣合件，第一扣合件与第二扣合件扣接；所述滚珠夹持件包括第一夹持件和第二夹持件，第一夹持件与第二夹持件抵接；所述内圈包括第一夹持部和第二夹持部，第一夹持部与第二夹持部扣接，二者形成用于套设在绝缘子上的环形夹持孔；第一夹持部和第二夹持部的边缘设置有呈环形布置的啮合齿。

进一步的，所述驱动部包括驱动座、第二电机、驱动齿轮和减速齿轮组，第二电机安装于驱动座，驱动座固定在所述第一扣合件上，驱动齿轮通过减速齿轮组与所述啮合齿啮合，减速齿轮组包括相互啮合的第一传动齿轮和第二传动齿轮，第一传动齿轮与驱动齿轮啮合，第二传动齿轮与啮合齿啮合。

本发明的另一目的通过下述技术方案实现：一种高空悬式绝缘子自动更换装置，所述自动更换装置安装在绝缘子串上，包括：

可伸缩架体，可伸缩架体的两端分别架设在位于绝缘子串两端的绝缘子钢帽上；

上述所述的绝缘子拆装机构，所述第一推杆的底部固定于可伸缩架体上；

控制器，所述控制器分别与可伸缩架体、绝缘子拆装机构电连接。

进一步的，所述可伸缩架体包括：

夹具，夹具为两个，且两个夹具分别与位于所述绝缘子串两端的绝缘子钢帽固定连接；

伸缩件，伸缩件为两个，且分别位于所述绝缘子串两侧，并分别固定连接在两个夹具之间，伸缩件与所述控制器电连接。

进一步的，所述夹具包括上夹具和下夹具，上夹具底端向内凹陷形成第一半圆槽，下夹具顶端向内凹陷形成第二半圆槽，上夹具和下夹具盖合连接，且二者盖合后，第一半圆槽和第二半圆槽形成用于放置绝缘子钢帽的放置孔，所述伸缩件固定连接在两个下夹具之间。

进一步的，所述上夹具位于所述第一半圆槽槽口的一侧与所述下夹具位于所述第二半圆槽槽口的一侧通过销轴铰接，下夹具位于所述第二半圆槽槽口另一侧设置有连接轴，上夹具位于第一半圆槽槽口另一侧开设有插槽，连接螺钉穿过插槽与连接轴中部螺纹连接，以将上夹具和下夹具固定连接。

进一步的，所述伸缩件包括液压缸，液压缸的右端通过第一连接杆固定连接有第一连接头，液压缸左端通过第二连接杆固定连接有第二连接头，第一连接头和第二连接头别与两个所述下夹具的侧端可拆卸连接，液压缸与所述控制器电连接；

第一连接头和所述第二连接头结构相同，且二者端部均开设有卡接槽，下夹具侧端置于卡接槽中且通过螺栓连接固定。

本发明的有益效果在于：本发明的拆装机构可以可以对绝缘子进行拆装，大幅降低作业风险，提高作业安全性，节约作业时间，提高作业的经济性。

本发明的自动更换装置可以实现绝缘子自动化更换，提高人机工效，大幅降低作业风险，提高作业安全性，节约作业时间，提高作业的经济性。

附图说明

图1为现有高空悬式绝缘子串的立体结构示意图。

图2为现有高空悬式绝缘子串的仰视图。

图3为本发明所述绝缘子拆装结构的立体结构示意图。

图4为本发明所述绝缘子旋转机构的立体结构示意图。

图5为本发明所述绝缘子旋转机构的立体结构分解示意图。

图6为本发明所述自动更换装置的立体结构示意图。

图7为本发明所述可伸缩架体的立体结构示意图。

图8为本发明所述可伸缩架体的立体结构分解示意图。

附图标记为：20-绝缘子拆装机构、201-第一推杆、202-第二推杆、2021- 第一电机、2022-滚珠丝杠、203-操作杆、2031-上连接头、2032-下连接头、 204-固定爪、2041-第一支撑臂、2042-第二支撑臂、2043-第三推杆、2044-推块、205-固定杆；

30-绝缘子旋转机构、301-外圈、3011-内滑槽、3012-第一扣合件、3013- 第二扣合件、302-滚珠夹持件、3021-圆孔、3022-第一夹持件、3023-第二夹持件、303-内圈、3031-外滑槽、3032-第一夹持部、3033-第二夹持部、304- 环形夹持孔、305-啮合齿、3061-凸耳、3062-凹槽、307-驱动座、308-第二电机、3091-驱动齿轮、3092-第一传动齿轮、3093-第二传动齿轮；

10-可伸缩架体、11-夹具、111-上夹具、112-下夹具、1111-第一半圆槽、 1112-插槽、1121-第二半圆槽、113-销轴、114-连接轴、115-连接螺钉、12- 伸缩件、121-液压缸、1211-第二连接杆、122-第一连接杆、123-第一连接头、 1231-卡接槽、124-第二连接头；

100-绝缘子串、101、104-绝缘子、102-相邻绝缘子、103-待更换绝缘子、 1000-绝缘子钢帽、1001-插接端、1002-豁口、1003-R销。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图1-8对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

实施例一

见图3，一种高空悬式绝缘子拆装机构，绝缘子拆装机构20包括纵向设置的第一推杆201、横向设置于第一推杆201上的第二推杆202、纵向设置于第二推杆202上的操作杆203、固定于操作杆203底部的固定爪204以及固定于固定爪 204底部的绝缘子旋转机构30；固定爪204包括固定于绝缘子旋转机构30两侧的第一支撑臂2041和第二支撑臂2042以及固定于第一支撑臂2041和第二支撑臂 2042中部右侧的第三推杆2043，第一推杆201和第三推杆2043均为双向液压推杆，第二推杆202包括设置于第一推杆201上的第一电机2021和固定于第一电机 2021输出端的滚珠丝杠2022。

本实施例中，第一推杆201的顶部与第二推杆202的左侧之间连接有固定杆 205。固定杆205的设置与第一推杆201和第二推杆202形成三角，可以保证绝缘子拆装机构20的稳定性。

操作杆203的顶部和底部分别固定有上连接头2031和下连接头2032，上连接头2031与滚珠丝杠2022传动连接，下连接头2032的底部与固定爪204固定连接。上连接头2031和下连接头2032便于操作杆203的安装固定。

第三推杆2043的底部固定有推块2044，推块2044的下端面呈弧形。推块 2044的设置可以抵住绝缘子，防止绝缘子脱落。

具体的，第一推杆201的行程s为300mm，速度为5mm/s，推力为1500N，拉力为1500N；第二推杆202的行程s为250mm,速度为5mm/s，推力为1500N，拉力为1500N；第三推杆2043的行程为50mm，速度为2mm/s，推力为300N，拉力为300N。

第一电机2021是电压为12V、转速为500r/min、频率为50HZ、额定转矩为 200mN·m、传动比为1/250的永磁直流步进电机。

见图4-5，本实施例中，绝缘子旋转机构30包括外圈301、滚珠夹持件302、内圈303和驱动部，外圈301、滚珠夹持件302、内圈303由外向内依次设置，外圈301的内侧壁和内圈303的外侧壁分别开设有内滑槽3011和外滑槽3031，滚珠夹持件302的中部环形阵列有多个圆孔3021，每个圆孔3021内均嵌设有滚珠(图中未示出)，滚珠的外侧和内侧分别转动连接于内滑槽3011和外滑槽3031，驱动部固定安装在外圈301上，且与内圈303传动连接。内圈303套设于绝缘子上，通过驱动部驱动内圈303转动，实现绝缘子的拆装。

本实施例中，外圈301包括第一扣合件3012和第二扣合件3013，第一扣合件3012与第二扣合件3013扣接；滚珠夹持件302包括第一夹持件3022和第二夹持件3023，第一夹持件3022与第二夹持件3023抵接；内圈303包括第一夹持部3032和第二夹持部3033，第一夹持部3032与第二夹持部3033扣接，二者形成用于套设在绝缘子上的环形夹持孔304；第一夹持部3032和第二夹持部3033的边缘设置有呈环形布置的啮合齿305。绝缘子旋转机构30采用分体设置，通过采用扣合连接的第一扣合件3012和第二扣合件3013，相互抵接的第一夹持件3022和第二夹持件3023以及扣合连接第一夹持部3032和第二夹持部3033，便于绝缘子旋转机构30在绝缘子拆装过程中进行拆卸。

具体的，通过在第一扣合件3012和第一夹持部3032的一端设置凸耳3061，凸耳3061上开设第一通孔，然后在第二扣合件3013和第二夹持部3033对应的一端开设与凸耳3061适配的凹槽3062，凹槽3062两侧壁对应第一通孔的位置开设第二通孔，通过将销钉插入第一通孔和第二通孔内，将凸耳3061卡在凹槽3062内，分别实现第一扣合件3012与第二扣合件3013以及第一夹持部与第二夹持部3033的扣合连接。上述结构的设置使得绝缘子旋转机构30拆装方便。

本实施例中，驱动部包括驱动座307、第二电机308、驱动齿轮3091和减速齿轮组，第二电机308安装于驱动座307，驱动座307固定在第一扣合件3012 上，驱动齿轮3091通过减速齿轮组与啮合齿305啮合，减速齿轮组包括相互啮合的第一传动齿轮3092和第二传动齿轮3093，第一传动齿轮3092与驱动齿轮3091啮合，第二传动齿轮3093与啮合齿305啮合。减速齿轮组的设置可以降低内圈303的转速，具体的，第二电机308驱动驱动齿轮3091转动，驱动齿轮3091依次带动第一传动齿轮3092和第二传动齿轮3093转动，第二传动齿轮3093进一步带动啮合齿305转动，实现内圈303的旋转，从而将绝缘子进行拆装。

实施例二

见图6-8，一种高空悬式绝缘子自动更换装置，所述自动更换装置安装在绝缘子串100上，包括：

可伸缩架体10，可伸缩架体10的两端分别架设在位于绝缘子串100两端的绝缘子钢帽2上；

上述绝缘子拆装机构20，第一推杆201的底部固定于可伸缩架体10上；

控制器，控制器分别与可伸缩架体10和绝缘子拆装机构20电连接。

本实施例中，可伸缩架体10包括：

夹具11，夹具11为两个，且两个夹具11分别与位于绝缘子串两端的绝缘子钢帽2固定连接；

伸缩件12，伸缩件12为两个，且分别位于绝缘子串100两侧，并分别固定连接在两个夹具11之间，且伸缩件12与控制器电连接。

本实施例中，夹具11包括上夹具111和下夹具112，上夹具111底端向内凹陷形成第一半圆槽1111，下夹具112顶端向内凹陷形成第二半圆槽1121，上夹具111和下夹具112盖合连接，且二者盖合后，第一半圆槽1111和第二半圆槽 1121形成用于放置绝缘子钢帽2的放置孔，伸缩件12固定连接在两个下夹具112 之间。

本实施例中，上夹具111位于第一半圆槽1111槽口的一侧与下夹具112位于第二半圆槽1121槽口的一侧通过销轴113铰接，下夹具112位于第二半圆槽1121 槽口另一侧设置有连接轴114，上夹具111位于第一半圆槽1111槽口另一侧开设有插槽1112，连接螺钉115穿过插槽1112与连接轴114中部螺纹连接，以将上夹具111和下夹具112固定连接。

本实施例中，伸缩件12包括液压缸121，液压缸121的右端通过第一连接杆 122固定连接有第一连接头123，液压缸121的左端通过第二连杆第二连接头 124，第一连接头123和第二连接头124分别与两个下夹具112的侧端可拆卸连接，液压缸121与控制器电连接；

第一连接头123和第二连接头124结构相同，且二者端部均开设有卡接槽 1231，下夹具112侧端置于卡接槽1231中且通过螺栓连接固定。

其中，第一电机2021和第二电机308均为步进电机，且第一电机2021和第二电机308分别与控制器电连接。第一推杆和第三推杆分别与控制器电连接。

绝缘子串100初始连接关系说明：绝缘子串100以四个绝缘子串接为例，参照图1，从左向右依次为绝缘子101、相邻绝缘子102、待更换绝缘子103、绝缘子104，且相邻绝缘子的插接端1001与豁口1002插接，并通过R销1003 插接在豁口1002中，参见图1-2。

本装置的工作原理如下：

首先将该自动更换装置安装在绝缘子串上，具体的，第一推杆201的底部固定于可伸缩架体10上，绝缘子旋转机构30套设于待更换绝缘子103上，人工将R销1003拔出，以便于插接端1001能够前移到豁口1002内部；液压缸 121缩回，绝缘子串100被压缩，绝缘子串上的插接端1001向豁口1002内侧移动，使得相邻绝缘子的连接呈松弛状态，以便于相邻绝缘子102和待更换绝缘子103能够活动；绝缘子旋转机构30驱动待更换绝缘子103转动180°，以将朝下的豁口1002转动到豁口1002朝上，便于位于该豁口1002内的插接端 1001从豁口1002中移出，第三推杆2043工作，推块2044下移，将待更换绝缘子103抵住，第一推杆201动作，操作杆203带动固定爪204上移，将待更换绝缘子103向上提起，用滑轮和绳子将拆下后的旧绝缘子放地上，然后将新绝缘子吊到高空，绝缘子旋转机构30与新绝缘子对接后，第一推杆201和第二推杆202动作，操作杆203带动夹下移和左右移动，便于新绝缘子调整到绝缘子串上的合适位置，使得新绝缘子上的插接端1001插接在相邻绝缘子102 上的豁口1002中，绝缘子104上的插接端1001位于新绝缘子上的豁口1002 中，第三推杆2043工作，推块2044上移，将新绝缘子104松开，绝缘子旋转机构30驱动新绝缘子转动180°，以将朝上的豁口1002转动到豁口1002朝下，然后液压缸伸长，向两侧外拉绝缘子串，使得相邻绝缘子上的插接端卡接在豁口外侧固定，然后再将R销1003插接在绝缘子钢帽1000上即可，拆除绝缘子旋转机构30，至此，完成绝缘子的更换。

需要说明的是，该可伸缩架体10还搭载有油箱和油泵，以便于为该装置上的液压缸提供压力油，而该装置的电源可外接电源或在支撑架上设置电池，以便于为各个电机提供动力。控制器可以为高空作业人员随身携带的控制装置，以便于对该装置进行控制。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高空悬式绝缘子拆装机构，其特征在于：所述绝缘子拆装机构包括纵向设置的第一推杆、横向设置于第一推杆上的第二推杆、纵向设置于第二推杆上的操作杆、固定于操作杆底部的固定爪以及固定于固定爪底部的绝缘子旋转机构；所述固定爪包括固定于绝缘子旋转机构两侧的第一支撑臂和第二支撑臂以及固定于第一支撑臂和第二支撑臂中部右侧的第三推杆，所述第一推杆和第三推杆均为双向液压推杆，所述第二推杆包括设置于第一推杆上的第一电机和固定于第一电机输出端的滚珠丝杠；所述第一推杆的顶部与第二推杆的左侧之间连接有固定杆；所述操作杆的顶部和底部分别固定有上连接头和下连接头，上连接头与滚珠丝杠传动连接，下连接头的底部与固定爪固定连接；所述第三推杆的底部固定有推块，推块的下端面呈弧形；所述绝缘子旋转机构包括外圈、滚珠夹持件、内圈和驱动部，外圈、滚珠夹持件、内圈由外向内依次设置，外圈的内侧壁和内圈的外侧壁分别开设有内滑槽和外滑槽，滚珠夹持件的中部环形阵列有多个圆孔，每个圆孔内均嵌设有滚珠，滚珠的外侧和内侧分别转动连接于内滑槽和外滑槽，驱动部固定安装在外圈上，且与内圈传动连接。

2.根据权利要求1所述的一种高空悬式绝缘子拆装机构，其特征在于：所述外圈包括第一扣合件和第二扣合件，第一扣合件与第二扣合件扣接；所述滚珠夹持件包括第一夹持件和第二夹持件，第一夹持件与第二夹持件抵接；所述内圈包括第一夹持部和第二夹持部，第一夹持部与第二夹持部扣接，二者形成用于套设在绝缘子上的环形夹持孔；第一夹持部和第二夹持部的边缘设置有呈环形布置的啮合齿。

3.根据权利要求2所述的一种高空悬式绝缘子拆装机构，其特征在于：所述驱动部包括驱动座、第二电机、驱动齿轮和减速齿轮组，第二电机安装于驱动座，驱动座固定在所述第一扣合件上，驱动齿轮通过减速齿轮组与所述啮合齿啮合，减速齿轮组包括相互啮合的第一传动齿轮和第二传动齿轮，第一传动齿轮与驱动齿轮啮合，第二传动齿轮与啮合齿啮合。

4.一种高空悬式绝缘子自动更换装置，所述自动更换装置安装在绝缘子串上，其特征在于：包括：

可伸缩架体，可伸缩架体的两端分别架设在位于绝缘子串两端的绝缘子钢帽上；

权利要求1-3任一项所述的绝缘子拆装机构，所述第一推杆的底部固定于可伸缩架体上；

控制器，所述控制器分别与可伸缩架体、绝缘子拆装机构电连接。

5.根据权利要求4所述的一种高空悬式绝缘子自动更换装置，其特征在于：所述可伸缩架体包括：

夹具，夹具为两个，且两个夹具分别与位于所述绝缘子串两端的绝缘子钢帽固定连接；

伸缩件，伸缩件为两个，且分别位于所述绝缘子串两侧，并分别固定连接在两个夹具之间，伸缩件与所述控制器电连接。

6.根据权利要求5所述的一种高空悬式绝缘子自动更换装置，其特征在于：所述夹具包括上夹具和下夹具，上夹具底端向内凹陷形成第一半圆槽，下夹具顶端向内凹陷形成第二半圆槽，上夹具和下夹具盖合连接，且二者盖合后，第一半圆槽和第二半圆槽形成用于放置绝缘子钢帽的放置孔，所述伸缩件固定连接在两个下夹具之间。

7.根据权利要求6所述的一种高空悬式绝缘子自动更换装置，其特征在于：所述上夹具位于所述第一半圆槽槽口的一侧与所述下夹具位于所述第二半圆槽槽口的一侧通过销轴铰接，下夹具位于所述第二半圆槽槽口另一侧设置有连接轴，上夹具位于第一半圆槽槽口另一侧开设有插槽，连接螺钉穿过插槽与连接轴中部螺纹连接，以将上夹具和下夹具固定连接。

8.根据权利要求6所述的一种高空悬式绝缘子自动更换装置，其特征在于：所述伸缩件包括液压缸，液压缸的右端通过第一连接杆固定连接有第一连接头，液压缸左端通过第二连接杆固定连接有第二连接头，第一连接头和第二连接头别与两个所述下夹具的侧端可拆卸连接，液压缸与所述控制器电连接；

第一连接头和所述第二连接头结构相同，且二者端部均开设有卡接槽，下夹具侧端置于卡接槽中且通过螺栓连接固定。