CN116488047B - 绝缘护套带电安装工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了绝缘护套带电安装工具，包括：护套分合机构，该护套分合机构连接有机械转臂并驱动机械转臂作分合动作；机械转臂，绝缘护套贴合在机械转臂的内部且该绝缘护套随动机械转臂开合；铰链机构，该铰链机构通过连接部件与护套分合机构连接，其中，连接部件为万向连接结构可使上述护套分合机构沿水平方向万向旋转而铰链机构实现上述护套分合机构在纵向的摆动动作。上述安装工具包括连接部件、铰链机构、机械转臂、护套分合机构等部分；铰链机构采用多杆设计，满足多种运动轨迹要求；机械转臂采用圆弧形镂空式设计，可方便观察、减小工具本身的重量；护套分合机构使用电机控制，可便捷实现绝缘护套与安装工具固定、分离。

Description

绝缘护套带电安装工具

技术领域

本发明涉及绝缘护套带电施工的技术领域，具体涉及绝缘护套带电安装工具。

背景技术

柱上断路器、熔断器等柱上设备进出线桩头裸露、无绝缘护套，每年都会发生因鸟窝、树障等异物短路造成的线路跳闸事件，极大影响了线路正常可靠供电。

安装绝缘护套目前采取两种方法：一种是采取带电作业方式（绝缘斗臂车）安装。第二种是在受场地限制带电作业车辆无法进入的情况下，10kV设备停电安装。

根据以上分析，需设计一款搭配配电工作人员的绝缘护套带电安装工具，在不采用带电作业车且不停电情况下，能够将绝缘护套安装在10kV柱上设备进出线桩头上的装置。既降低短路跳闸风险，又解决环境场地限制，带电作业车无法作业的难题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了绝缘护套带电安装工具包括连接部件、铰链机构、机械转臂、护套分合机构等部分；铰链机构采用多杆设计，满足多种运动轨迹要求；该安装工具通过万向连接部件的连接部件连接铰链机构及护套分离机构连接；机械转臂采用圆弧形镂空式设计，可方便观察、减小工具本身的重量；护套分合机构使用电机控制，可便捷实现绝缘护套与安装工具固定、分离。

为了实现上述目的，本发明采用的绝缘护套带电安装工具，包括：

护套分合机构，该护套分合机构连接有机械转臂并驱动机械转臂作分合动作；

机械转臂，绝缘护套贴合在机械转臂的内部且该绝缘护套随动机械转臂开合；

铰链机构，该铰链机构通过连接部件与护套分合机构连接，其中，连接部件为万向连接结构可使上述护套分合机构沿水平方向万向旋转而铰链机构实现上述护套分合机构在纵向的摆动动作。

上述机械转臂包括弧形爪片以及横向骨架，同一水平面的一对弧形爪片构成供绝缘护套贴靠的抓爪，多个抓爪等间隔布置，上述横向骨架贯穿同一纵面上的弧形爪片并将多个弧形爪片连接在一起，上述横向骨架沿弧形爪片的弧线上等间距布置至少两个。

上述护套分合机构的分合部分包括外壳、转轴、齿轮以及活页，转轴为两个且转动安装在外壳的内腔，两个转轴上皆安装有随动转轴旋转的齿轮，两个齿轮相互啮合，其中一个转轴上设有驱动部件以驱动转轴旋转，两个转轴转向相反，活页安装在上述转轴上并随动转轴旋转，机械转臂安装在活页上并随动活页旋转以实现机械转臂的相向闭合运动或背向分离运动。

详细的，上述铰链机构包括三个杆体，且相邻两个杆体间通过连接头连接以实现每个杆体在纵向的旋转动作。

上述连接头纵向面为凹凸型的齿面且两个接触的齿面啮合固定而横向通过螺栓固定。

上述连接部件包括球头以及蝴蝶夹，两个球头布置在护套分合机构上，该蝴蝶夹的两个端口分别设有夹口，球头连接在夹口上并通过夹口两侧边通孔实现横向摆动。

上述安装工具包括连接部件、铰链机构、机械转臂、护套分合机构等部分；铰链机构采用多杆设计，满足多种运动轨迹要求；该安装工具通过万向连接部件的连接部件连接铰链机构及护套分离机构连接；机械转臂采用圆弧形镂空式设计，可方便观察、减小工具本身的重量；护套分合机构使用电机控制，可便捷实现绝缘护套与安装工具固定、分离。

作为上述方案的进一步优选方案，上述弧形爪片上设有卡杆，上述绝缘护套上设有供卡杆卡入的卡槽，该卡杆随动弧形爪片移动，上述弧形爪片上设有弧形槽，上述卡杆滑动卡接在弧形槽上并沿弧形槽作弧线移动，该弧形槽内侧与卡杆间设有带动卡杆沿弧形槽移动的弧形气囊，限制弧形气囊沿弧形槽移动的挡板布置在上述弧形槽上，上述外壳内腔设有与弧形气囊连通的供气气囊，上述转轴上设有螺纹段，螺母座布置在该螺纹段上并随动转轴的旋转动作而沿转轴作直线移动，该螺母座与供气气囊间连接有推动杆以在转轴带动机械转臂闭合动作时，螺母座沿螺纹段移动并挤压供气气囊以将供气气囊内的气体导入弧形气囊内并推动卡杆移动直至卡杆卡入绝缘护套，转轴停止旋转。

上述结构，实现转轴旋转动作联动卡杆的卡入动作，以在单一电源驱动下，卡杆卡入绝缘护套动作与机械转臂闭合的同步进行，即螺母座沿螺纹段移动并挤压供气气囊以将供气气囊内的气体导入弧形气囊内并推动卡杆移动直至卡杆卡入绝缘护套，转轴停止旋转，此时，机械转臂闭合绝缘护套，卡杆卡入绝缘护套，确保机械转臂与绝缘护套的贴合，并且由于卡杆固定上述绝缘护套，以在上述绝缘护套处于竖直状态时，上述绝缘护套无法从机械转臂上脱离。

作为上述方案的进一步优选方案，上述弧形爪片包括刚性爪片以及柔性爪片，每组抓爪上刚性爪片与柔性爪片交错布置，上述卡杆设置在刚性爪片上，采用刚柔双夹持结构，柔性爪片采用柔性材料及合适的镂空，以使爪片夹持中柔性爪片夹持绝缘护套外表面时对绝缘护套外表面伤害较小，同时，刚柔爪片同时夹持，柔性爪片起到辅助刚性爪片夹持的作用，结合卡杆结构，进一步加强爪片的夹持效果，相较于单一柔性爪片而言，可避免由于绝缘护套过重而导致的过度变形影响夹持效果的情况，相较于单一刚性爪片而言，柔性爪片可更为贴合绝缘护套，增强绝缘护套夹持效果。

作为上述方案的进一步优选方案，具有粗糙外表面的固定气囊布置在柔性爪片靠近绝缘护套的一面，该固定气囊与上述供气气囊间连接有供气管，上述结构的改进，可使供气气囊受挤压时同步为柔性爪片上的固定气囊充气，以增加柔性爪片与绝缘护套具有粗糙表面的接触效果，为弧形气囊充气，实现卡杆的驱动，一举多得。

本发明的绝缘护套带电安装工具，具备如下有益效果：

本发明的绝缘护套带电安装工具，安装工具包括连接部件、铰链机构、机械转臂、护套分合机构等部分；铰链机构采用多杆设计，满足多种运动轨迹要求；该安装工具通过万向连接部件的连接部件连接铰链机构及机械转臂连接；机械转臂采用圆弧形镂空式设计，可方便观察、减小工具本身的重量；护套分合机构使用电机控制，可便捷实现绝缘护套与安装工具固定、分离。

本发明的绝缘护套带电安装工具，实现转轴旋转动作联动卡杆的卡入动作，以在单一电源驱动下，卡杆卡入绝缘护套动作与机械转臂闭合的同步进行，即螺母座沿螺纹段移动并挤压供气气囊以将供气气囊内的气体导入弧形气囊内并推动卡杆移动直至卡杆卡入绝缘护套，转轴停止旋转，此时，机械转臂闭合绝缘护套，卡杆卡入绝缘护套，确保机械转臂与绝缘护套的贴合，并且由于卡杆固定上述绝缘护套，以在上述绝缘护套处于竖直状态时，上述绝缘护套无法从机械转臂上脱离。

本发明的绝缘护套带电安装工具，可使供气气囊受挤压时同步为柔性爪片上的固定气囊充气，以增加柔性爪片与绝缘护套具有粗糙表面的接触效果，为弧形气囊充气，实现卡杆的驱动，一举多得。

参照后文的说明与附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式，应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

附图说明

图1为绝缘护套带电安装工具的研发方向的结构示意图；

图2为本发明中机械转臂的结构示意图；

图3为本发明中连接部件的结构示意图；

图4为本发明中铰链机构的结构示意图；

图5为本发明中弧形爪片的结构示意图；

图6为图5中A处的放大结构示意图；

图7为本发明中外壳的结构示意图；

图8为本发明中柔性爪片的结构示意图；

图9为本发明中固定气囊的结构示意图。

图中：1、护套分合机构；2、机械转臂；3、绝缘护套；4、铰链机构；5、连接部件；6、卡杆；7、供气气囊；8、固定气囊；11、外壳；12、转轴；13、齿轮；14、活页；21、弧形爪片；22、横向骨架；31、卡槽；41、杆体；42、连接头；51、球头；52、蝴蝶夹；81、供气管；121、驱动部件；122、螺纹段；123、螺母座；124、推动杆；211、弧形槽；212、弧形气囊；213、挡板；421、螺栓；521、端口；522、通孔。

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了，下面通过附图中及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于、设有”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接、相连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，“固连”为固定连接的含义，固定连接的方式有很多种，不作为本文的保护范围，本文中所使用的术语“垂直的”“水平的”“左”“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在限制本发明，本文中所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合；

请参阅说明书附图1-9，本发明提供一种技术方案：绝缘护套带电安装工具，包括以下部件：

如图1所示，护套分合机构1，该护套分合机构1连接有机械转臂2并驱动机械转臂2作分合动作；

详细的，参考图7，上述护套分合机构1的分合部分包括外壳11、转轴12、齿轮13以及活页14，转轴12为两个且转动安装在外壳11的内腔，两个转轴12上皆安装有随动转轴12旋转的齿轮13，两个齿轮13相互啮合，其中一个转轴12上设有驱动部件121以驱动转轴12旋转，两个转轴12转向相反，活页14安装在上述转轴12上并随动转轴12旋转，机械转臂2安装在活页14上并随动活页14旋转以实现机械转臂2的相向闭合运动或背向分离运动。

进一步的，对上述护套分合机构1的需求作进一步限定：

1）连接强度应强，保证在安装过程中绝缘护套不掉落；

2）应具有较高的可靠性，保证绝缘护套与安装工具可靠的连接与分离；

3）钳头内圆半径：≧5cm;绝缘护套铆钉尺寸：5*1*2mm。

当然，上述护套分合机构1还具有两种备选结构，分别为电动分合机构以及吸盘分合机构。

吸盘分合机构，该吸盘分合机构连接强度弱，可靠性低，通过气泵控制吸盘吸力，且同时需要多个吸盘配合使用，虽然能快速实现绝缘护套3与安装工具的分离，但若操作不当导致一个吸盘脱落，便会泄压导致整个绝缘护套3脱离，因此，不选用吸盘分合结构。

电动分合机构，该电动分合机构具有连接强度高、可靠性高的优点，采用电动的方式控制分合，较为可靠，不会发生绝缘护套3掉落的情况，因此，选用电动分合机构。

作为进一步示例，以18cm左右长度的绝缘护套3为例，为了使绝缘护套3能够可靠的与安装工具连接，分合机构长度定为17cm。考虑到绝缘护套3铆钉长度约为1.5cm，铆钉后座尺寸：5*1*2mm，故分合机构宽度定为1cm。

进一步的，在上述结构的基础上，还应对绝缘护套3作进一步限定，详细的：

具体参考图2，上述绝缘护套3的开口侧边缘设有固定结构，该固定结构包括磁吸结构和/或魔术贴结构。

机械转臂2，绝缘护套3贴合在机械转臂2的内部且该绝缘护套3随动机械转臂2开合；

如图5所示，上述机械转臂2包括弧形爪片21以及横向骨架22，同一水平面的一对弧形爪片21构成供绝缘护套3贴靠的抓爪，多个抓爪等间隔布置，上述横向骨架22贯穿同一纵面上的弧形爪片21并将多个弧形爪片21连接在一起，上述横向骨架22沿弧形爪片21的弧线上等间距布置至少两个。

上弧形爪片21上设有卡杆6，上述绝缘护套3上设有供卡杆6卡入的卡槽31，该卡杆6随动弧形爪片21移动。

如图6所示，上述弧形爪片21上设有弧形槽211，上述卡杆6滑动卡接在弧形槽211上并沿弧形槽211作弧线移动，该弧形槽211内侧与卡杆6间设有带动卡杆6沿弧形槽211移动的弧形气囊212，限制弧形气囊212沿弧形槽211移动的挡板213布置在上述弧形槽211上，上述外壳11内腔设有与弧形气囊212连通的供气气囊7，上述转轴12上设有螺纹段122，螺母座123布置在该螺纹段122上并随动转轴12的旋转动作而沿转轴12作直线移动，该螺母座123与供气气囊7间连接有推动杆124以在转轴12带动机械转臂2闭合动作时，螺母座123沿螺纹段122移动并挤压供气气囊7以将供气气囊7内的气体导入弧形气囊212内并推动卡杆6移动直至卡杆6卡入绝缘护套3，转轴12停止旋转。

上述结构，实现转轴12旋转动作联动卡杆6的卡入动作，以在单一电源驱动下，卡杆6卡入绝缘护套3动作与机械转臂2闭合的同步进行，即螺母座123沿螺纹段122移动并挤压供气气囊7以将供气气囊7内的气体导入弧形气囊212内并推动卡杆6移动直至卡杆6卡入绝缘护套3，转轴12停止旋转，此时，机械转臂2闭合绝缘护套3，卡杆6卡入绝缘护套3，确保机械转臂2与绝缘护套3的贴合，并且由于卡杆6固定上述绝缘护套3，以在上述绝缘护套3处于竖直状态时，上述绝缘护套3无法从机械转臂2上脱离。

需要说明的是，上述驱动部件121为电机。

实际闭合时，电机驱动转轴旋转，使得两个齿轮13旋转，带动螺母座123沿螺纹段122移动，使得推动杆124挤压供气气囊7以将供气气囊7内的气体导入弧形气囊212内并使弧形气囊212推动卡杆6移动直至卡杆6卡入绝缘护套3，此时，转轴12停止旋转。

实际打开时，电机驱动转轴反向旋转，使得两个齿轮13旋转，带动螺母座123沿螺纹段122移动，使得推动杆124拉伸供气气囊7，在供气气囊7内部真空部分的作用下以将弧形气囊212内的气体导入供气气囊7内并使弧形气囊212缩回，此时，卡杆6脱离了绝缘护套3，并在重力的作用下下落，直至卡杆6恢复原位，此时，转轴12停止旋转。

进一步的，如图8所示，上述弧形爪片21包括刚性爪片以及柔性爪片，每组抓爪上刚性爪片与柔性爪片交错布置，上述卡杆6设置在刚性爪片上。

如图9所示，具有粗糙外表面的固定气囊8布置在柔性爪片靠近绝缘护套3的一面，该固定气囊8与上述供气气囊7间连接有供气管81。

当然，上述机械转臂2具有两种备选结构，分别为圆弧镂空爪臂以及圆弧管型爪臂。

详细的，在本实施例中，如图1所示，选用圆弧镂空爪臂，即本实施例中机械转臂2为圆弧形镂空结构，不遮挡实现，可观察绝缘护套3的位置和状态。

进一步的，如图4所示，铰链机构4，该铰链机构4通过连接部件5与护套分合机构1连接，其中，连接部件5为万向连接结构可使上述护套分合机构1沿水平方向万向旋转而铰链机构4实现上述护套分合机构1在纵向的摆动动作。

上述铰链机构4包括三个杆体41，且相邻两个杆体41间通过连接头42连接以实现每个杆体在纵向的旋转动作，上述连接头42纵向面为凹凸型的齿面且两个接触的齿面啮合固定而横向通过螺栓421固定，该连接头42类似于齿轮，可以承受较大载荷。

进一步的，以10kV柱上真空断路器为例，在10kV柱上真空断路器设计规范中，相间距为30cm，在该示例中，上述铰链的每个连杆长度不超过30cm，考虑相间活动裕度，每节活动杆长度选择20cm。

如图3所示，上述连接部件5包括球头51以及蝴蝶夹52，两个球头51布置在护套分合机构1上，该蝴蝶夹52的两个端口521分别设有夹口，球头51连接在夹口上并通过夹口两侧边通孔522实现横向摆动。

综上，该多杆铰链机构可满足多种运动轨迹，实现全方位绝缘护套3安装，适应性强；且结构简单，易制作，易操作。

进一步的，还包括遥控模块，该遥控模块主要用于实现机械转臂2的开合、护套分合机构1的开合动作。

进一步的，对上述遥控模块的需求作进一步限定：

1）灵敏度高，响应时间小于等于0.1秒；

2）遥控距离远，范围大于等于15米；

3）信号抗干扰，信号不间断。

具有三种备选方案，分别为蓝牙遥控模块、无线遥控模块以及红外遥控模块，具体的对比情况如下所示：

蓝牙遥控模块，该蓝牙遥控模块灵敏度较高，遥控范围较短，在5-20米，抗干扰情况好，存在传输速率较快，灵敏度较高及响应较快的优点，但在设备间是点对点协议通讯，连接匹配较慢，因此，不选用蓝牙遥控模块。

红外遥控模块，该红外遥控模块灵敏度较高，遥控范围较短，在5-10米，抗干扰能力差，相应较快，但缺点十分明显，传输距离过度远，且易被遮挡物阻挡信号，因此，不选用红外遥控模块。

无线遥控模块，该无线遥控模块具有灵敏度高，遥控范围远，在50-200米，抗干扰能力强，传输速率快，灵敏度高，响应快的优点，因此，选用无线遥控模块。

进一步的，对无线遥控模块作详细阐述：

该无线遥控模块与护套分合机构1无线电连接以驱动护套分合机构1的分合动作。

具体的，在本实施例中，该无线遥控模块选用2.4G JF24D无线收发模块，JF24D整合了高频键控（GFSK）收发电路功能，可在ISM频段中达到稳定可靠的数据传输。

本实施例中该无线遥控模块主要由无线发射电路和无线接收控制电路两大部分组成，具体工作流程如图5所示。

相对于红外遥控和蓝牙遥控，无线遥控是利用无线电信号在空气中传播，根据无线电波的频率来遥控，可穿透一定的障碍物，传播距离较远，因此，选用无线遥控模块。

综上所述，本发明的绝缘护套带电安装工具，安装工具包括连接部件5、铰链机构4、机械转臂2、护套分合机构1等部分；铰链机构4采用多杆设计，满足多种运动轨迹要求；该安装工具通过万向连接部件的连接部件5连接铰链机构4及机械转臂2连接；机械转臂2采用圆弧形镂空式设计，可方便观察、减小工具本身的重量；护套分合机构1使用电机控制，可便捷实现绝缘护套3与安装工具固定、分离。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.绝缘护套带电安装工具，其特征在于，包括：

护套分合机构（1），该护套分合机构（1）连接有机械转臂（2）并驱动机械转臂（2）作分合动作；护套分合机构（1）的分合部分包括外壳（11）、转轴（12）、齿轮（13）以及活页（14）；

机械转臂（2），绝缘护套（3）贴合在机械转臂（2）的内部且该绝缘护套（3）随动机械转臂（2）开合；

铰链机构（4），该铰链机构（4）通过连接部件（5）与护套分合机构（1）连接，其中，连接部件（5）为万向连接结构可使上述护套分合机构（1）沿水平方向万向旋转而铰链机构（4）实现上述护套分合机构（1）在纵向的摆动动作；

上述机械转臂（2）包括弧形爪片（21）以及横向骨架（22），同一水平面的一对弧形爪片（21）构成供绝缘护套（3）贴靠的抓爪，多个抓爪等间隔布置，上述横向骨架（22）贯穿同一纵面上的弧形爪片（21）并将多个弧形爪片（21）连接在一起，上述横向骨架（22）沿弧形爪片（21）的弧线上等间距布置至少两个；

上弧形爪片（21）上设有卡杆（6），上述绝缘护套（3）上设有供卡杆（6）卡入的卡槽（31），该卡杆（6）随动弧形爪片（21）移动；

上述弧形爪片（21）上设有弧形槽（211），上述卡杆（6）滑动卡接在弧形槽（211）上并沿弧形槽（211）作弧线移动，该弧形槽（211）内侧与卡杆（6）间设有带动卡杆（6）沿弧形槽（211）移动的弧形气囊（212），限制弧形气囊（212）沿弧形槽（211）移动的挡板（213）布置在上述弧形槽（211）上，上述外壳（11）内腔设有与弧形气囊（212）连通的供气气囊（7），上述转轴（12）上设有螺纹段（122），螺母座（123）布置在该螺纹段（122）上并随动转轴（12）的旋转动作而沿转轴（12）作直线移动，该螺母座（123）与供气气囊（7）间连接有推动杆（124）以在转轴（12）带动机械转臂（2）闭合动作时，螺母座（123）沿螺纹段（122）移动并挤压供气气囊（7）以将供气气囊（7）内的气体导入弧形气囊（212）内并推动卡杆（6）移动直至卡杆（6）卡入绝缘护套（3），转轴（12）停止旋转。

2.根据权利要求1所述的绝缘护套带电安装工具，其特征在于：转轴（12）为两个且转动安装在外壳（11）的内腔，两个转轴（12）上皆安装有随动转轴（12）旋转的齿轮（13），两个齿轮（13）相互啮合，其中一个转轴（12）上设有驱动部件（121）以驱动转轴（12）旋转，两个转轴（12）转向相反，活页（14）安装在上述转轴（12）上并随动转轴（12）旋转，机械转臂（2）安装在活页（14）上并随动活页（14）旋转以实现机械转臂（2）的相向闭合运动或背向分离运动。

3.根据权利要求2所述的绝缘护套带电安装工具，其特征在于：上述铰链机构（4）包括三个杆体（41），且相邻两个杆体（41）间通过连接头（42）连接以实现每个杆体在纵向的旋转动作。

4.根据权利要求3所述的绝缘护套带电安装工具，其特征在于：上述连接头（42）纵向面为凹凸型的齿面且两个接触的齿面啮合固定而横向通过螺栓（421）固定。

5.根据权利要求4所述的绝缘护套带电安装工具，其特征在于：上述连接部件（5）包括球头（51）以及蝴蝶夹（52），两个球头（51）布置在护套分合机构（1）上，该蝴蝶夹（52）的两个端口（521）分别设有夹口，球头（51）连接在夹口上并通过夹口两侧边通孔（522）实现横向摆动。

6.根据权利要求5所述的绝缘护套带电安装工具，其特征在于：上述弧形爪片（21）包括刚性爪片以及柔性爪片，每组抓爪上刚性爪片与柔性爪片交错布置，上述卡杆（6）设置在刚性爪片上。

7.根据权利要求6所述的绝缘护套带电安装工具，其特征在于：具有粗糙外表面的固定气囊（8）布置在柔性爪片靠近绝缘护套（3）的一面，该固定气囊（8）与上述供气气囊（7）间连接有供气管（81）。