CN116960855B - 一种采用气缸和滑轮组的力平衡波纹管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及输电线路技术领域，尤其涉及一种采用气缸和滑轮组的力平衡波纹管，包括GIL壳体，所述GIL壳体上设有力平衡波纹管组件，所述力平衡波纹管组件包括第一法兰板、连接板、第二法兰板、波纹管及导向杆，所述第一法兰板及第二法兰板上均设有滑轮装置，所述滑轮装置上绕设有高强度绳索；所述GIL壳体上设有气缸，所述气缸一端设有活动拉杆；所述滑轮装置包括防脱罩、转轴及滑轮；本发明采用气缸、滑轮装置与波纹管配合，来代替力平衡波纹管的传统结构，平衡盲板力，减小固定支架受力，即降低了固定支架对土建基础的载荷，同时由于取消了力平衡波纹管的平衡节，减少了土建占用空间，所以该发明可减少土建投资，提高GIL运行的可靠性。

Description

一种采用气缸和滑轮组的力平衡波纹管

技术领域

本发明涉及输电线路技术领域，尤其涉及一种采用气缸和滑轮组的力平衡波纹管。

背景技术

刚性气体绝缘输电线路（简称GIL）作为大容量、高电压、长距离输电的线路，其在运行过程中壳体由于温度变化热胀冷缩效应比较明显，在长直线段大约每84米需要设置一个波纹管用于吸收壳体的热胀冷缩，否则GIL壳体将会通过固定支架对土建产生很大的载荷，并且壳体内部产生很大的应力，以致发生短路故障，影响运行安全。

为了减小固定支架对土建基础的载荷，一般在GIL线路上设置力平衡波纹管，以消除波纹管两端的盲板力，减小对土建基础的载荷。但是力平衡波纹管中间需要设置平衡节，长度和宽度尺寸较大，占用空间大，会加大用户土建成本的投入。因此，急需一种新型力平衡波纹管，既可以消除盲板力对土建基础载荷的影响，又不加大GIL的占用空间，以便降低土建成本的投入。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种采用气缸和滑轮组的力平衡波纹管。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种采用气缸和滑轮组的力平衡波纹管，包括GIL壳体，所述GIL壳体上设有力平衡波纹管组件，所述力平衡波纹管组件用于消除GIL壳体热胀冷缩产生的位移，降低GIL壳体固定支架对土建基础的荷载；所述力平衡波纹管组件包括第一法兰板、连接板、第二法兰板、波纹管及导向杆，所述第一法兰板及第二法兰板上均设有滑轮装置，所述滑轮装置上绕设有高强度绳索；所述GIL壳体上设有气缸，所述气缸一端设有活动拉杆，所述高强度绳索与气缸用于均分波纹管两端的盲板力，替代平衡节，减小波纹管的长度和宽度；所述滑轮装置包括防脱罩、转轴及滑轮，所述滑轮上设有滑套，所述转轴一端设有振动传感器。

优选的，所述波纹管包括第一波纹管及第二波纹管，所述第一波纹管设置于第一法兰板与连接板之间，所述第二波纹管设置于连接板与第二法兰板之间。

优选的，所述导向杆设有多组，所述导向杆贯穿第一法兰板、连接板及第二法兰板，所述第一法兰板及连接板均与导向杆滑动连接。

优选的，所述第一法兰板及第二法兰板一侧均连接有GIL壳体，所述第一法兰板及第二法兰板侧边均设有多个滑轮装置；所述高强度绳索通过滑轮装置呈U字形往复绕设于第一法兰板及第二法兰板之间。

优选的，所述高强度绳索采用单根芳纶凯夫拉纤维编织绳，所述高强度绳索一端与活动拉杆连接，所述高强度绳索另一端与第一法兰板连接。

优选的，所述活动拉杆一端设有限位框及工字轮，所述高强度绳索中部通过工字轮对折，所述高强度绳索两端均与第一法兰板连接；所述高强度绳索缠绕在滑轮装置上进行转动，所述高强度绳索中部靠近工字轮处设有两个固定球。

优选的，所述滑轮侧板设有弯折部，所述弯折部外侧设有与防脱罩适配的阻挡滑环。

优选的，所述GIL壳体上设有自封阀，所述自封阀与气缸之间连接有充气软管。

优选的，所述气缸一侧设有充气软管，所述充气软管一端设有空压机。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明采用气缸与波纹管配合，来代替力平衡波纹管的传统结构，可通过自身的结构平衡盲板力，减小固定支架受力，即降低了固定支架对土建基础的载荷，同时由于取消了力平衡波纹管的平衡节，减少了土建占用空间，所以该发明可减少土建投资，提高GIL运行的可靠性；

2、本发明滑轮外侧设置防脱罩，有效避免高强度绳索松放收紧时，发生松脱，同时通过振动传感器检测高强度绳索拉动状态，如果高强度绳索断开，振动传感器及时检测异常振动，并提醒维护人员进行检修，确保GIL线路正常工作。

附图说明

图1为本发明提出的一种采用气缸和滑轮组的力平衡波纹管的三维结构示意图；

图2为本发明提出的一种采用气缸和滑轮组的力平衡波纹管的第一供气方案结构示意图；

图3为本发明提出的一种采用气缸和滑轮组的力平衡波纹管的第二供气方案结构示意图；

图4为本发明提出的一种采用气缸和滑轮组的力平衡波纹管的高强度绳索及滑轮装置三维结构示意图；

图5为本发明提出的一种采用气缸和滑轮组的力平衡波纹管的滑轮装置剖视结构示意图；

图6为本发明提出的一种采用气缸和滑轮组的力平衡波纹管的高强度绳索第二实施例三维结构示意图；

图7为图6中A处的局部放大示意图。

图中：1、第一法兰板；2、连接板；3、第二法兰板；4、第一波纹管；5、第二波纹管；6、滑轮装置；61、防脱罩；62、转轴；63、滑轮；631、弯折部；632、阻挡滑环；64、滑套；65、安装套；66、轴承；67、振动传感器；7、高强度绳索；71、连接夹头；72、固定球；8、支撑板；9、气缸；91、充气软管；10、活动拉杆；101、限位框；102、工字轮；11、自封阀；12、空压机；13、导向杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1-7，一种采用气缸和滑轮组的力平衡波纹管，包括GIL壳体，GIL壳体上设有力平衡波纹管组件，每段GIL壳体之间均通过力平衡波纹管组件连接，力平衡波纹管组件用于消除GIL壳体热胀冷缩产生的位移，降低GIL壳体固定支架对土建基础的荷载，减少用户的土建投入；

力平衡波纹管组件包括第一法兰板1、连接板2、第二法兰板3、波纹管及导向杆13，第一法兰板1及第二法兰板3一侧均固定连接有GIL壳体，第一法兰板1及第二法兰板3上均设有滑轮装置6；

波纹管包括第一波纹管4及第二波纹管5，第一波纹管4设置于第一法兰板1与连接板2之间，第二波纹管5设置于连接板2与第二法兰板3之间，第一法兰板1、第一波纹管4、连接板2、第二波纹管5与第二法兰板3之间依次密封连接，便于向GIL壳体内供入绝缘气体；

导向杆13设有多组，导向杆13贯穿第一法兰板1、连接板2及第二法兰板3，第一法兰板1及连接板2均与导向杆13滑动连接，用于限定第一法兰板1及连接板2滑动方向，对第一波纹管4和第二波纹管5进行保护；

第一法兰板1及第二法兰板3侧边均设有多个滑轮装置6，一般五个滑轮装置6作为滑轮组，滑轮组对称设置于波纹管两侧，滑轮装置6上绕设有高强度绳索7，高强度绳索7通过滑轮装置6呈U字形往复绕设于第一法兰板1及第二法兰板3之间，所述高强度绳索7缠绕在滑轮装置6上进行转动；

GIL壳体上设有气缸9，气缸9下侧设有与GIL壳体固定连接的支撑板8，气缸9一端设有活动拉杆10，高强度绳索7与气缸9用于均分波纹管两端的盲板力，替代平衡节，减小波纹管的长度和宽度；

在波纹管受到轴向位移时，两侧气缸9的活动拉杆10带动高强度绳索7收缩，通过滑轮组施加一个和盲板力大小相等、方向相反的力，将线路中的盲板力进行抵消，使得波纹管两侧单元始终处于力平衡状态；

滑轮装置6包括防脱罩61、转轴62及滑轮63，转轴62固定在第一法兰板1及第二法兰板3上，滑轮63上设有滑套64，转轴62上可拆卸连接有安装套65，滑轮63通过安装套65安装在转轴62上，滑轮63内侧设有轴承66，减少滑轮63的摩擦力，转轴62一端设有振动传感器67，滑轮63在转轴62上转动时，产生轻微振动，当高强度绳索7断开或卡住时，受力不平衡，产生异常振动，振动传感器67电性连接有工业计算机，工业计算机检测GIL线路工作状态，通过振动传感器67检测高强度绳索7拉动状态，如果高强度绳索7断开，振动传感器67及时检测异常振动，并提醒维护人员进行检修，确保GIL线路正常工作，高强度绳索7与滑套64接触，滑套64材质采用聚四氟乙烯，聚四氟乙烯摩擦系数极低，用于保护高强度绳索7和滑轮63。

高强度绳索7布置形式有两种方案，单根高强度绳索7，对折重叠的双股高强度绳索7。

实施例一：高强度绳索7采用单根芳纶凯夫拉纤维编织绳，该材质具有耐热阻燃性、耐酸碱和有机溶剂的侵蚀、高强度、高耐磨、高抗撕裂性等优点，高强度绳索7一端与活动拉杆10连接，高强度绳索7另一端通过连接夹头71与第一法兰板1连接，高强度绳索7直径与滑轮63槽宽适应，确保高强度绳索7足够承载拉力，不会轻易断裂，同时避免高强度绳索7卡住。

实施例二：活动拉杆10一端设有限位框101及工字轮102，工字轮102与限位框101转动连接，高强度绳索7中部通过工字轮102对折，高强度绳索7两端均与第一法兰板1连接；

高强度绳索7中部靠近工字轮102处设有两个固定球72，固定球72与限位框101对应设置，对折的两股高强度绳索7依次穿过滑轮装置6，呈U字形往复绕设于第一法兰板1及第二法兰板3之间，当其中一股高强度绳索7断开后，高强度绳索7滑动，振动传感器67检测到滑轮63的振动出现异常，维护人员进行及时查看和检修，同时，高强度绳索7不会完全松脱，固定球72卡在限位框101处，确保气缸9依旧可以拉动高强度绳索7，短时间保持拉力，避免两侧滑轮组彻底受力失衡，对波纹管造成损伤；

如果其中一股高强度绳索7卡住，另外一股高强度绳索7依旧可以拉动，临时工作，确保其他气缸9调整位置和拉力，保持平衡状态，避免波纹管受力不平衡，造成设备损伤；

滑轮63侧板设有弯折部631，弯折部631外侧设有与防脱罩61适配的阻挡滑环632，可有效避免高强度绳索7卡在滑轮63与防脱罩61之间。

此外，气缸9气压来源有两种方法，一是GIL壳体内部给气缸9提供气压，GIL壳体上设有自封阀11，自封阀11与气缸9之间连接有充气软管91，气缸9和GIL壳体内部通过充气软管91连接，形成气压连通，气缸9的充气软管91移除后，自封阀11自动关闭，防止GIL壳体内部的气体泄漏；

根据GIL壳体内部的额定压力计算出盲板力的大小，通过滑轮组的数量计算出气缸9活动拉杆10连接的高强度绳索7所受的力的大小，再定制合适直径的气缸9，以便让盲板力和所有绳索上的合力平衡。

自封阀11分别与两侧气缸9的充气接口进行连接，使得气缸9与GIL壳体内的压力始终保持一致，在波纹管受到轴向位移时气缸9同步动作；

两侧气缸9的活动拉杆10带动滑轮组施加一个和盲板力大小相等方向相反的力，将GIL线路中的盲板力进行抵消，使得波纹管两侧单元始终处于力平衡状态。

二是空压机给气缸9提供气压，气缸9一侧设有充气软管91，充气软管91一端设有空压机12；

空压机12为气缸9进行充气作业，将气体输送至气缸9内，保证气缸9内压力与波纹管单元内压力保持平衡，两根充气软管91分别连接空压机12及气缸9，其中一端接在空压机12的充气接口处，另一端接在气缸9的充气接口处；

在波纹管受到轴向位移时，两侧气缸9的活动拉杆10带动滑轮组施加一个和盲板力大小相等方向相反的力，将线路中的盲板力进行抵消，使得波纹管两侧单元始终处于力平衡状态；

GIL壳体内部充气和空压机12内部的压力需同步升高，以便始终保持力平衡。

在现有波纹管结构的基础上增加气缸9来代替力平衡波纹管的传统平衡节结构，减小波纹管的长度和宽度，通过将气体输送至气缸9内，达到气缸9与波纹管伸缩同步的目的，在波纹管吸收轴向位移时始终保持力平衡状态，与相反方向的盲板力所抵消，且能保持本身的轴向补偿功能，可降低GIL固定支架对土建基础的载荷，减少用户土建成本的投入。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

Claims (6)

1.一种采用气缸和滑轮组的力平衡波纹管，包括GIL壳体，其特征在于，所述GIL壳体上设有力平衡波纹管组件，所述力平衡波纹管组件用于消除GIL壳体热胀冷缩产生的位移，降低GIL壳体固定支架对土建基础的荷载；

所述力平衡波纹管组件包括第一法兰板（1）、连接板（2）、第二法兰板（3）、波纹管及导向杆（13），所述第一法兰板（1）及第二法兰板（3）上均设有滑轮装置（6），所述滑轮装置（6）上绕设有高强度绳索（7）；

所述GIL壳体上设有气缸（9），所述气缸（9）一端设有活动拉杆（10），所述高强度绳索（7）与气缸（9）用于均分波纹管两端的盲板力，替代平衡节，减小波纹管的长度和宽度；

所述滑轮装置（6）包括防脱罩（61）、转轴（62）及滑轮（63），所述滑轮（63）上设有滑套（64），所述转轴（62）一端设有振动传感器（67）；

所述波纹管包括第一波纹管（4）及第二波纹管（5），所述第一波纹管（4）设置于第一法兰板（1）与连接板（2）之间，所述第二波纹管（5）设置于连接板（2）与第二法兰板（3）之间；

所述导向杆（13）设有多组，所述导向杆（13）贯穿第一法兰板（1）、连接板（2）及第二法兰板（3），所述第一法兰板（1）及连接板（2）均与导向杆（13）滑动连接；

所述第一法兰板（1）及第二法兰板（3）一侧均连接有GIL壳体，所述第一法兰板（1）及第二法兰板（3）侧边均设有多个滑轮装置（6）；

所述高强度绳索（7）通过滑轮装置（6）呈U字形往复绕设于第一法兰板（1）及第二法兰板（3）之间，所述高强度绳索（7）连接活动拉杆（10）及第一法兰板（1）。

2.根据权利要求1所述的一种采用气缸和滑轮组的力平衡波纹管，其特征在于，所述高强度绳索（7）采用单根芳纶凯夫拉纤维编织绳，所述高强度绳索（7）一端与活动拉杆（10）连接，所述高强度绳索（7）另一端与第一法兰板（1）连接。

3.根据权利要求1所述的一种采用气缸和滑轮组的力平衡波纹管，其特征在于，所述活动拉杆（10）一端设有限位框（101）及工字轮（102），所述高强度绳索（7）中部通过工字轮（102）对折；所述高强度绳索（7）两端均与第一法兰板（1）连接；所述高强度绳索（7）缠绕在滑轮装置（6）上进行转动，所述高强度绳索（7）中部靠近工字轮（102）处设有两个固定球（72）。

4.根据权利要求3所述的一种采用气缸和滑轮组的力平衡波纹管，其特征在于，所述滑轮（63）侧板设有弯折部（631），所述弯折部（631）外侧设有与防脱罩（61）适配的阻挡滑环（632）。

5.根据权利要求1所述的一种采用气缸和滑轮组的力平衡波纹管，其特征在于，所述GIL壳体上设有自封阀（11），所述自封阀（11）与气缸（9）之间连接有充气软管（91）。

6.根据权利要求1所述的一种采用气缸和滑轮组的力平衡波纹管，其特征在于，所述气缸（9）一侧设有充气软管（91），所述充气软管（91）一端设有空压机（12）。