CN117101036A - 一种面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高空防坠装置技术领域，更具体地，涉及一种面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置，包括磁力环和基座，基座上贯穿设有用于与脚钉套接的中空安装腔体，基座包括第一磁性件、第二磁性件、装设有磁流体的磁流体腔，磁流体腔位于第一磁性件与第二磁性件之间，磁力环套设于磁流体腔外且磁力环能打开或关闭，磁力环靠近第一磁性件侧与第一磁性件靠近磁力环侧磁极相反，磁力环靠近第二磁性件侧与第二磁性件靠近磁力环侧磁极相同，磁力环上还设有安全挂环。本发明的面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置，具有便携、易于拆装、保护可靠的优点，该装置可结合杆塔作业的结构特点、工作环境、应用需求，实现作业人员杆塔作业的保护。
Description
技术领域
本发明涉及高空防坠装置技术领域，更具体地，涉及一种面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置。
背景技术
据数据统计，目前在电网相关产业作业中，高处坠落事故是各类安全事故中最为高发的事故，对安全施工和作业也是影响最大的活动。高处作业作为施工作业中一种普遍的活动行为，如在架空输电线路铁塔上的运维检修作业中，日常外线电工人员进行高压架空线塔运维检修作业时，需要借助塔侧长度为15mm左右的脚钉进行攀爬，而室外高塔普遍在30m以上，受高压塔设计以及空间限制，维修岗位人员必须徒手攀爬高压塔，完成上下攀爬工作与塔上移位工作。同时，受天气、温度、湿度等复杂外界因素，以及岗位职工身体健康状况、攀爬体力等影响，攀爬过程中极有可能踩滑、脱手，进行塔上作业时，也需要完善的保护装置。因其高空作业位置的复杂性、随机性，人体、装置移动的频繁性等等，造成了高空作业环境的不确定性因素增加，不利于其作业过程的安全性。基于此背景下，高处坠落事故发生率过高，不利于电力工程行业的健康稳定发展，因此需要较高可靠性的防高坠保护装置。
目前，电力行业架空杆塔作业防坠落措施主要是通过预设安全绳、安全锁扣等，但此保护策略将令工作人员负重过大，不利于开展塔上作业，除此之外，还有主副保护机械装置相互切换的保护策略，虽然能实现高塔攀爬过程中的防坠落保护，但在登塔过程中，此措施在切换过程中，操作步骤繁琐且频繁，将花费较多的作业时间，并造成高空维修作业人员体力耗费较多，不利于后续塔上作业的开展。因此，目前的电力行业杆塔作业防坠落措施中，尚欠缺造价低、攀爬过程轻便、节省体力的便携式防高坠保护装置，如何实现轻便化、单一保护全程保护策略应用，是优化电力行业人体杆塔作业防坠落保护的关键。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的电力行业杆塔作业防高坠保护装置操作步骤繁琐，质量繁重，不易于拆卸安装应用的不足，提供一种面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置，具有便携、易于拆装、保护可靠的优点，该装置可结合杆塔作业的结构特点、工作环境、应用需求，实现作业人员杆塔作业的保护，提高塔上作业人员的安全系数。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
提供一种面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置，包括磁力环和基座，所述基座上贯穿设有用于与脚钉套接的中空安装腔体，基座包括第一磁性件、第二磁性件、装设有磁流体的磁流体腔，所述磁流体腔位于所述第一磁性件与所述第二磁性件之间，所述中空安装腔体依次贯穿第一磁性件、磁流体腔、第二磁性件设置，所述磁力环套设于磁流体腔外且磁力环能打开或关闭，磁力环靠近第一磁性件侧与第一磁性件靠近磁力环侧磁极相反，磁力环靠近第二磁性件侧与第二磁性件靠近磁力环侧磁极相同，磁力环上还设有安全挂环。
本发明的基座用于套接在杆塔的脚钉上，通过磁力环与基座的相互磁吸作用，使磁力环及基座紧紧地与脚钉固定，同时通过磁力环上的安全挂环使磁力环与人体相连，作为作业人员杆塔作业的保护，提高塔上作业人员的安全系数，可起防坠功能。由于电力杆塔不同高度上分布设有多个脚钉，其中一种实施方案可使作业人员同时携带基座与磁力环执行攀爬脚钉登塔作业，也可以使基座预先装设于杆塔的脚钉上，作业人员只需要携带磁力环登塔即可，更加便携；本发明的工作原理如下：先将磁力环打开后从基座靠近第二磁性件端套接，利用磁力环与第二磁性件之间相同的磁极互相排斥使磁力环一旦套入基座后便只能向第一磁性件方向靠拢而不会从第二磁性件端脱离，利用磁力环与第一磁性件相反的磁极相互吸引，将逐步形成完整磁场，通过将磁力环向第一磁性件靠拢的过程中，使磁流体腔中的磁流体受到牵引向第一磁性件侧聚集；在第一磁性件与磁力环之间形成磁路线，使基座夹紧脚钉，若作业人员不慎从高空坠落也能提供较大的保护摩擦力。
优选地，所述磁力环包括第一本体与第二本体，所述第一本体一端与所述第二本体一端铰接，第一本体另一端与第二本体另一端可拆卸连接，第一本体及第二本体靠近第一磁性件侧与第一磁性件靠近第一本体及第二本体侧磁极相反，第一本体及第二本体靠近第二磁性件侧与第二磁性件靠近第一本体及第二本体侧磁极相同，所述安全挂环设于第一本体或第二本体。
优选地，所述磁力环还包括开关吸合磁块，所述开关吸合磁块为两块，分别装设于第一本体及第二本体可拆卸的端部。
优选地，所述磁流体腔外套设有弹性密封膜。
优选地，所述基座还包括导磁体外壳，所述第一磁性件、所述第二磁性件、所述磁流体腔均位于所述导磁体外壳内，所述中空安装腔体从导磁体外壳中部穿过。
优选地，所述基座还包括定位磁性件，所述定位磁性件装设于所述导磁体外壳且位于磁流体腔外，定位磁性件设于靠近所述第一磁性件处，定位磁性件靠近磁力环侧与磁力环靠近定位磁性件侧的磁极相反。
优选地，所述基座上也装设有安全挂环。
优选地，所述安全挂环中还穿设有保护绳索。
优选地，所述磁流体腔的截面为方形或梯形。
优选地，所述第一磁性件、所述第二磁性件、所述磁力环均为永磁体。
优选地，所述第一磁性件、所述第二磁性件和所述磁力环均采用钕铁硼Nd2Fe14B材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过设置磁力环和基座，采用开关吸合磁块完成磁力环闭锁，易于装置的安装及拆卸；采用磁流体在磁场作用下机械特性增强的紧固工作模式，实现机械固定及防高坠保护功能。该装置可根据架空线塔结构及运维检修人员作业习惯，采用预设分布式设置方案将基座固定在杆塔架构中，作业人员高空作业时只需携带磁力环，简化操作流程，节省人员体力，易于开展高空作业。
(2)本发明预设有多重闭锁保护策略，易于操作，且可实现人体杆塔作业过程中的有效安全保护。其中，定位磁性件、开关吸合磁块可提供防磁力环脱落时的有效闭锁保护，且该闭锁策略并不影响正常人体杆塔作业行为；同时，通过设置第一磁性件与定位磁性件，完成磁力保护装置的两种工作模式区分，易于杆塔作业中的磁力环的定位与安装及拆卸。
(3)本发明通过将磁流体腔的截面设置成不同的形状，可通过聚积磁流体数量不同从而提供不同机械硬度，满足不同工作需求、工作环境下的高空杆塔作业，进而能减少磁流体、永磁体的材料损耗，解决多种作业需求，易于应对杆塔作业中的工作位置随机性。
附图说明
图1为本发明一种面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置实施例1的主视图；
图2为图1的左视图；
图3为图1的俯视图；
图4为图3的A-A剖视图；
图5为磁力环的结构示意图；
图6为本发明一种面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置实施例1当磁力环在靠近第二磁性件时的剖视图；
图7为本发明一种面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置实施例1当磁力环在靠近第一磁性件时的剖视图。
图8为本发明一种面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置实施例2当磁力环在靠近第一磁性件时的使用状态剖视图。
图示标记说明如下：
1、磁力环；11、第一本体；12、第二本体；13、开关吸合磁块；14、销轴；2、基座；21、第一磁性件；22、第二磁性件；23、磁流体腔；24、磁流体；25、导磁体外壳；26、定位磁性件；3、中空安装腔体；4、安全挂环；41、保护绳索；5、脚钉。
图6至图8的箭头方向为磁场方向。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1至图7所示为本发明一种面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置的第一实施例，包括磁力环1和基座2，基座2上贯穿设有用于与脚钉5套接的中空安装腔体3，基座2包括第一磁性件21、第二磁性件22、装设有磁流体24的磁流体腔23，磁流体腔23位于第一磁性件21与第二磁性件22之间，中空安装腔体3依次贯穿第一磁性件21、磁流体腔23、第二磁性件22设置，磁力环1套设于磁流体腔23外且磁力环1能打开或关闭，磁力环1靠近第一磁性件21侧与第一磁性件21靠近磁力环1侧磁极相反，磁力环1靠近第二磁性件22侧与第二磁性件22靠近磁力环1侧磁极相同，磁力环1上还设有安全挂环4。
本发明结合架空线塔结构特点、运维检修时作业人员攀登杆塔高空作业的工作模式及其规律，而设计的防坠落保护装置，具有轻质化、保护能力强、易携带的特点，同时本发明包含多重保护措施和不同基座2结构，易于作业人员在攀登杆塔作业不同位置下的应用、安装、拆卸。本发明能够实现单一保护策略下的作业人员在攀登杆塔作业过程中的多样化工作需求，且预设多层保护装置，适用于现有架空线塔上的运维工作应用，可弥补现有杆塔作业中保护装置性价比低、安全性低的问题。
由于电力杆塔上的脚钉5大多为圆柱状，为了与脚钉5适配，本发明的基座2可设置成圆柱状，在基座2中部设置中空安装腔体3用于与脚钉5插接。
作为本发明的一个实施方式，磁力环1包括第一本体11与第二本体12，第一本体11一端与第二本体12一端铰接，第一本体11另一端与第二本体12另一端可拆卸连接，第一本体11及第二本体12靠近第一磁性件21侧与第一磁性件21靠近第一本体11及第二本体12侧磁极相反，第一本体11及第二本体12靠近第二磁性件22侧与第二磁性件22靠近第一本体11及第二本体12侧磁极相同，安全挂环4设于第一本体11或第二本体12。
磁力环1为环体结构，环状结构的磁力环1更便于与基座2适配，第一本体11与第二本体12分别两个半圆环，第一本体11与第二本体12可通过销轴14进行铰接，以实现第一本体11相对于第二本体12转动，从而满足磁力环1打开与关闭的功能。
作为本发明的一个实施方式，磁力环1还包括开关吸合磁块13，开关吸合磁块13为两块，分别装设于第一本体11及第二本体12可拆卸的端部。
将开关吸合磁块13设置在第一本体11与第二本体12的对接处，可便于第一本体11与第二本体12的吸合与打开。
作为本发明的一个实施方式，磁流体腔23外套设有弹性密封膜。
磁流体腔23用于承装磁流体24，由于磁流体24的聚积有一个表面的形变效果，故采用弹性密封膜密封磁流体腔23，可使磁流体24具有比较好的贴近效果，进而使腔内的磁流体24在固定工况下的聚积效果更优，也利于给磁流体24的密度变化过程提供较为充裕的工作空间。
作为本发明的一个实施方式，磁流体腔23的截面为方形。
此处的截面指的是磁流体腔23的与轴向平行的截面，磁流体腔23与轴向垂直的截面可为环形。
作为本发明的一个实施方式，基座2还包括导磁体外壳25，第一磁性件21、第二磁性件22、磁流体腔23均位于导磁体外壳25内，中空安装腔体3从导磁体外壳25中部穿过。
导磁体外壳25一方面起普通外壳的支撑作用，另一方面可利于规划磁铁之间的磁场分布，防止一些大程度的磁力外散，保证磁流体24是根据磁场强度进行聚积。
作为本发明的一个实施方式，基座2还包括定位磁性件26，定位磁性件26装设于导磁体外壳25且位于磁流体腔23外，定位磁性件26设于靠近第一磁性件21处，定位磁性件26靠近磁力环1侧与磁力环1靠近定位磁性件26侧的磁极相反。
定位磁性件26作为磁力环1从第二磁性件22向第一磁性件21移动过程中的位置定位，最终通过磁力环1与定位磁性件26吸合以使磁力环1与第一磁性件21的距离保持恒定，此时，磁力环1与第一磁性件21之间的距离足以满足形成较大的磁场，将磁流体24进行磁化，使磁流体24的机械硬度增大，进而令基座2夹紧脚钉5，当作业人员自高空作业中不慎坠落时，可提供较大的保护摩擦力，同时又可避免磁力环1与第一磁性件21完全吸合而导致不利于将磁力环1从第一磁性件21上拆卸，故定位磁性件26此处可起便于使磁力环1从基座2上解锁进而便于磁力保护装置拆卸的目的。
作为本发明的一个实施方式，第一磁性件21、第二磁性件22、磁力环1、定位磁性件26均为永磁体。
优选地，导磁体外壳25的材料为高强度高导磁10#钢；第一磁性件21、第二磁性件22和磁力环1均选用材料为磁性较强的钕铁硼磁块Nd2Fe14B，开关吸合磁块13和定位磁性件26均采用磁性较低的铁氧体磁块，选型设计中参考空气中测试磁场强度约0.1T；磁流体腔23通过高弹性的橡胶膜进行密封；磁流体24选用材料为MRF132-DG；销轴14采用金属铜制作。
安全挂环4中还穿设有保护绳索41。
本实施例中的方案是利用保护绳索41将磁力环1与人体连接。
作为本发明的一个实施方式，磁力环1，第一磁性件21、第二磁性件22、开关吸合磁块13、定位磁性件26所产生的磁场方向均相同，即均为顺时针和逆时针，其中开关吸合磁块13相互间的电磁吸力，为磁力保护装置的一级保护；定位磁性件26与磁力环1相互间的电磁吸力，为磁力保护装置的二级保护；磁力环1被固定于定位磁性件26时磁化磁流体24所产生的摩擦力是磁力保护装置的工作保护。如将第一磁性件21、磁流体腔23、第二磁性件22从左往右依次设置，第一磁性件21、定位磁性件26、磁力环1均设置为左侧为S极，右侧为N极，第二磁性件22设置为左侧为N极，右侧为S极；当进行登杆塔作业时，首先需将磁力环1嵌套至基座2右端即第二磁性件22左侧，并闭合磁力环1，令开关吸合磁块13吸合，此时，由于磁力环1与基座2右端的第二磁性件22磁极相同均为N极，磁力环1受互斥力影响，无法从右端脱落。此时磁流体24受第一磁性件21、磁力环1、第二磁性件22三块永磁体上的自磁场牵引，使永磁体周围的磁流体24微微聚集，大部分仍处于流体状态，磁力环1内表面与基座2外表面为软安装，磁力环1可轻松安置在基座2外表面，基座2也可套接于脚钉5外。
当需要进行闭锁保护时，使用保护绳索41拖拽磁力环1至靠近基座2左端的定位磁性件26处，磁力环1和第一磁性件21之间的磁极相反，将逐步形成完整磁场，在推动过程中，磁流体腔23中的磁流体24受到牵引向左侧聚集。当定位磁性件26与磁力环1吸合后，由于磁力环1与第一磁性件21距离较近，产生较大的磁场。磁路线从第一磁性件21外的导磁体外壳25发出流向磁力环1，然后回到导磁体外壳25。此时，由于加强的磁场分布，将磁流体24进行磁化，使磁流体24的机械硬度增大，进而令基座2夹紧脚钉5，当作业人员自高空作业中不慎坠落时，将由此提供较大的保护摩擦力。
对于解锁应用而言，当在某区域内工作结束后，通过保护绳索41对磁力环1提供垂直拉力，通过人为外拉力的施加，便可将磁力环1中的开关吸合磁块13拉开，则可打开磁力环1。再通过牵引提供垂直拉力，便能使其从与定位磁性件26的吸合状态断开，从基座2上脱落，由于磁场减弱后磁流体24磁化作用衰减，机械特性减弱，重新回到流体状态，此时亦可轻松将基座2摘除。以上为单一次的装置使用原理及流程，该装置亦可结合杆塔分布式方案的设置，实现杆塔作业全程保护跟踪的功能。
实施例2
如图8所示为本发明一种面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置的第二实施例，本实施例与实施例1类似，所不同之处在于，磁流体腔23的截面为梯形。
基座2的磁流体腔23采用梯形结构，其中梯形底边较长的侧部位于靠近第一磁性件21侧，同时将本实施例中第一磁性件21的大小设置为实施例1中第一磁性件21大小的80％，即可使本实施例与实施例1起到相同效果，故起到了节省磁流体24、永磁体的效果。其工作原理与基座2基本相同，但当磁力环1从右端移动到左端时，聚集至基座2左侧的磁流体24量更多，受磁化后的机械特性增大幅度更大，相较于截面为方形的实施例1中的磁流体腔23，本实施例中截面为梯形的磁流体腔23中磁流体24所提供的摩擦力更大，适用于更恶劣的高空工作环境。
实施例3
以下为本发明一种面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置的第三实施例，本实施例与实施例1类似，所不同之处在于，基座2上也装设有安全挂环4。优选地，安全挂环4中还穿设有保护绳索41。
实施例1的方案是利用保护绳索41将磁力环1与人体连接，在此基础上，为了进一步提升安全性，本实施例中通过另一保护绳索41将基座2同时与人体连接，即使作业人员不慎从高空坠落，也能利用基座2和磁力环1与脚钉5之间较大的摩擦力对作业人员进行保护。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置，其特征在于，包括磁力环(1)和基座(2)，所述基座(2)上贯穿设有用于与脚钉(5)套接的中空安装腔体(3)，基座(2)包括第一磁性件(21)、第二磁性件(22)、装设有磁流体(24)的磁流体腔(23)，所述磁流体腔(23)位于所述第一磁性件(21)与所述第二磁性件(22)之间，所述中空安装腔体(3)依次贯穿第一磁性件(21)、磁流体腔(23)、第二磁性件(22)设置，所述磁力环(1)套设于磁流体腔(23)外且磁力环(1)能打开或关闭，磁力环(1)靠近第一磁性件(21)侧与第一磁性件(21)靠近磁力环(1)侧磁极相反，磁力环(1)靠近第二磁性件(22)侧与第二磁性件(22)靠近磁力环(1)侧磁极相同，磁力环(1)上还设有安全挂环(4)。
2.根据权利要求1所述的面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置，其特征在于，所述磁力环(1)包括第一本体(11)与第二本体(12)，所述第一本体(11)一端与所述第二本体(12)一端铰接，第一本体(11)另一端与第二本体(12)另一端可拆卸连接，第一本体(11)及第二本体(12)靠近第一磁性件(21)侧与第一磁性件(21)靠近第一本体(11)及第二本体(12)侧磁极相反，第一本体(11)及第二本体(12)靠近第二磁性件(22)侧与第二磁性件(22)靠近第一本体(11)及第二本体(12)侧磁极相同，所述安全挂环(4)设于第一本体(11)或第二本体(12)。
3.根据权利要求2所述的面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置，其特征在于，所述磁力环(1)还包括开关吸合磁块(13)，所述开关吸合磁块(13)为两块，分别装设于第一本体(11)及第二本体(12)可拆卸的端部。
4.根据权利要求1所述的面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置，其特征在于，所述磁流体腔(23)外套设有弹性密封膜。
5.根据权利要求1至4任一项所述的面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置，其特征在于，所述基座(2)还包括导磁体外壳(25)，所述第一磁性件(21)、所述第二磁性件(22)、所述磁流体腔(23)均位于所述导磁体外壳(25)内，所述中空安装腔体(3)从导磁体外壳(25)中部穿过。
6.根据权利要求5所述的面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置，其特征在于，所述基座(2)还包括定位磁性件(26)，所述定位磁性件(26)装设于所述导磁体外壳(25)且位于磁流体腔(23)外，定位磁性件(26)设于靠近所述第一磁性件(21)处，定位磁性件(26)靠近磁力环(1)侧与磁力环(1)靠近定位磁性件(26)侧的磁极相反。
7.根据权利要求1所述的面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置，其特征在于，所述基座(2)上也装设有安全挂环(4)。
8.根据权利要求1所述的面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置，其特征在于，所述磁流体腔(23)的截面为方形或梯形。
9.根据权利要求1所述的面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置，其特征在于，所述第一磁性件(21)、所述第二磁性件(22)、所述磁力环(1)均为永磁体。
10.根据权利要求9所述的面向电力杆塔高空作业的防高坠磁力保护装置，其特征在于，所述第一磁性件(21)、所述第二磁性件(22)和所述磁力环(1)均采用钕铁硼Nd2Fe14B材料。
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- 2023-08-08 CN CN202310994591.8A patent/CN117101036A/zh active Pending
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