CN202260348U - 输电线路储能旋转冲击破冰器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种输电线路储能旋转冲击破冰器，其包括一气动马达机构，一储能机构以及一冲击机构，气动马达机构的前端与储能机构的后端连接，储能机构的前端与冲击机构连接；储能机构内设有气室，其前端与冲击机构的连接处具有一气动件，其设置为推动冲击机构在轴向方向上进给。本实用新型所述的输电线路储能旋转冲击破冰器通过气动马达机构将输入的气体的动力转化为机械能，从而对储能机构气室内的气体进行压缩，积聚势能；再将气体储存的势能转化为冲击机构的动能，从而冲击并击碎覆冰，进行除冰作业。

Description

输电线路储能旋转冲击破冰器

技术领域

本实用新型涉及一种机械除冰装置，尤其涉及一种输电线路除冰装置。

背景技术

目前，国内外采用的除冰技术可以分为热力除冰与机械除冰两类。其中热力除冰是将外部能量以热的形式传至导线上，致使覆冰熔化、脱落。1982年Pohlman和Landers采用的高电流密度熔冰；中国从1976年开始一直采用1993年以来加拿大Manitoba水电局所采用的短路电流熔冰。与输电线路有关的热力法还有其它两种：一种是1987-1990年日本Yasui、Yamamoto和Fujii等研制的电阻性铁磁线；另一种是武汉高压研究所于1988-1990年研制的低居里磁热线。这四种热力除冰技术虽然有效，但是需要较高的能耗(在1-10kW/m2之间)。即使其效率达到100％，这种措施也仅在覆冰初期或对局部导线有效。此外，还有两种在航空领域普遍采用的除冰技术，分别是针对飞行飞机和地面航空器的除冰技术。其中，第一种技术使用热气对飞机前缘进行除冰，需要有现成可用的热气源；第二种技术采用地面航空器使用冰点降低液进行除冰，但是这种方法的持久力有限。这两种技术在应用到输电导线和地线的除冰时，存在一定的困难。另外，铁路除冰使用电磁波束(如激光、微波和无线电波)进行除冰，由于其需要强幅电磁波束，应用到线路除冰上十分困难。

与热力除冰法相比，机械除冰法针对性强、实施简单、能耗低，而且更为有效。机械除冰法主要包括“ad hoc”法、滑轮铲刮法和强力振动法、电磁脉冲法、气动法等。机械除冰方法的历史远早于其他类型的除冰防冰方法，目前已有多种技术付诸试验或实践。典型的如Pohlman和Landers于1982年提出的“ad hoc”方法，就是用起重机、绝缘作业工具车或采取带电直接作业方式进行机械除冰；有时也采用手工除冰或直升飞机除冰。但是这类技术只是权宜之计，既不安全，效果也不明显，因此很少有人推荐使用。1993年由加拿大Manitoba水电局研制的滑轮铲刮技术是一种由地面操作人员拉动一个可在线路上行走的滑轮，从而铲除导线上覆冰的方法。该方法是目前唯一得到实际应用的输电线路除冰的机械方法，但是这种方法被动性强，无防冰效果，工作强度大，效率低，并且易受地形限制，难以满足输电线路的除冰要求。1988年由Mulherin和Donaldson研制的通过外部振动器使覆冰输电线路的导线和拉线振动的除冰技术，但是由于要求外加振动源并且振动会加速线缆疲劳，因此也难以在实际工程中采用。此外，电磁脉冲除冰技术(EIDI)也是机械除冰方法之一，其利用电容器通过电力线圈放电的原理进行除冰。电力线圈带电时会产生强磁场，强磁场又产生大幅度短时持续力或脉冲力作用于附近导电板或目标，这种力可使表面缓慢扩张，然后收缩。这种扩张和收缩的过程会导致表面覆冰脱落，从而进行除冰作业。在输电线路上应用此种方法除冰目前正在探索阶段，为使其有更好的除冰结果，可结合憎水涂料的使用，降低冰在导线上的附着力。

根据有关文献，热力除冰法所需能量是机械除冰法的100多倍，而且机械除冰作业点针对性强，作业机动灵活。因此，机械除冰法更值得推广应用。目前，国内外采用的机械除冰技术及其情况如下：

(1)采用人力和动力绕线机除冰。该方法主要由人力在地面操作拉动滑轮在线路上滑动来铲除线路覆冰，是种比较可行的机械除冰方法。但是该方法能耗成本较高且地线融冰几乎不可能实现。对于我国西部大部分高海拔、地形复杂的地区不方便使用，因此在我国不经常采用。

(2)使用滑轮铲等机械外力手工或自动强制覆冰脱落。这种方法耗能小、价格低廉，但在输电线路上使用时，操作较困难；同时还要注意不均匀脱冰使导、地线跳跃，安全性能不完善等缺点，不利于推广。

(3)在导线上每隔一段距离安装一个阻雪环。利用弧垂和阻雪环使雪在阻雪环径向堆积到一定量时，在风和导线自振时脱落；另外，为防止导线自身旋转可在档跳中间安装防震锤。该方法虽然简单易行，但可能因不均匀或不同期脱冰会引起导线跳跃，产生安全性问题。

(4)在导线上安装抗扭阻尼器(平衡锤)，防止导线扭转、翻转，阻止导线覆冰或积雪后形成冰筒或雪环。

(5)美国采用冲锋枪射击的方式去除线路上冰雪，但是该方法需要用到枪支，在国内使用会受到限制。

国内对除冰技术与装置的研究大多集中在交通道路除冰与飞机除冰方面，专门研究输电线路除冰的文献及用于输电线路除冰的商业化产品却鲜见报道。而当电网受到冰雪威胁时，对除冰装置的需求却是紧迫的。比如我国的抗冰救灾过程中，由于没有专业、高效、实用、数量足够的除冰工具，电力员工大多都是用扳手、榔头敲击进行人工除冰，不但效率低，而且十分危险。

机械式除冰装置的研究与开发不仅要考虑高效、便携、实用，更要考虑使用的安全性。

发明内容

本实用新型的发明目的是提供一种输电线路储能旋转冲击破冰器，该输电线路储能旋转冲击破冰器应当在满足输电线率除冰作业的高效、便携、实用的要求的同时，保证作业人员的安全。

为了实现上述实用新型的发明目的，本实用新型提供了一种输电线路储能旋转冲击破冰器，其包括一气动马达机构，一储能机构以及一冲击机构，所述气动马达机构的前端与储能机构的后端连接，所述储能机构的前端与冲击机构连接；其中：

所述气动马达机构包括：

一中空的壳体，其具有一后端面，所述后端面的中心处设有一中心孔，所述后端面上、相对于中心孔的上方设有一左进气道和一右进气道，所述壳体的上端还开设有至少一个第一排气孔，所述壳体的下端开设有一排气槽；

一转子，其贯穿所述后端面上的中心孔通过一对轴承可转动得设于所述壳体内的轴心处，所述转子的转子槽内设有叶片，所述转子的中心轴处设有一转子通孔，所述转子的前端与所述储能机构的后端匹配连接；

一气缸，其设于壳体内，所述转子轴向贯穿气缸，所述气缸具有一后端和一前端，所述后端的端面上开设有一左进气槽和一右进气槽，所述气缸上还开设有至少一个第二排气孔，所述第二排气孔与排气槽导通；

一前端盖，其设于所述气缸的前端；

一后端盖，其设于所述气缸的后端，所述后端盖上开设有一左进气通道、一右进气通道和一排气通道，所述后端盖设置为可绕着其自身轴心在顺时针和/或逆时针方向上转动；

所述储能机构内设有气室，其前端与所述冲击机构的连接处具有一气动件，其设置为推动冲击机构在轴向方向上进给。

本技术方案所述的输电线路储能旋转冲击破冰器利用气体储存的势能转化为冲击机构的动能，冲击并击碎覆冰，进行除冰作业。气体储能的工作原理以波义耳定律(pVⁿ＝K＝const)为基础，将压缩空气存储的能量瞬间转化为巨大的机械能。气动马达机构将气体的动力转化为机械能，从而对储能机构气室内的气体进行压缩，积聚势能。当气室中的压缩气体的气压到达一定值时，气体排出，气动件推动冲击机构轴向进给，冲击并击碎覆冰，使其脱落。另外，本技术方案中的储能机构可以采用液压及气动传动控制中广泛采用的储能机构(或称为储能装置)，因此本文对此不再进行详述。

本技术方案所述的输电线路储能旋转冲击破冰器的气动马达机构在工作时可以在正、反两个方向上旋转，输出动力：

正向旋转时，先转动后端盖，使得壳体的后端面上的右进气道、后端盖上的右进气通道以及气缸上的右进气槽导通，并且使气缸上的左进气槽与后端盖上的排气通道导通，此时壳体的后端面上的左进气道被堵死；然后对壳体的后端面进行送气，压缩空气分为两路进入到破冰器中，一路通过转子的转子通孔进入到储能机构的气室内，并推压前端盖，从而压紧前端盖、气缸、后端盖以及壳体后端的内表面，从而锁定后端盖，使其无法转动；另一路压缩气体依次通过壳体的后端面上的右进气道、后端盖上的右进气通道，进入到气缸上的右进气槽，并推动转子槽内的叶片，从而使得转子正向转动，对外输出机械能，进而对气室中的气体进行压缩；做完功后的压缩气体将分成两部分排除气动马达机构：一部分压缩气体通过气缸上的第二排气孔，从壳体上的排气槽排出；另一部分压缩气体依次通过气缸上的左进气槽、后端盖上的排气通道，从壳体上端的第一排气孔排出。

同样的道理，反向旋转时，只需转动后端盖，使得壳体的后端面上的左进气道、后端盖上的左进气通道以及气缸上的左进气槽导通，并且使气缸上的右进气槽与后端盖上的排气通道导通，此时壳体的后端面上的右进气道被堵死；然后对壳体的后端面进行送气，压缩空气分为两路进入到破冰器中，一路通过转子的转子通孔进入到储能机构的气室内，并推压前端盖，从而压紧前端盖、气缸、后端盖以及壳体后端的内表面，从而锁定后端盖，使其无法转动；另一路压缩气体依次通过壳体的后端面上的左进气道、后端盖上的左进气通道，进入到气缸上的左进气槽，并推动转子槽内的叶片，从而使得转子反向转动，对外输出机械能，进而对气室中的气体进行压缩；再将做完功的气体通过气缸上的第二排气孔、壳体上的排气槽，以及气缸上的右进气槽、后端盖上的排气通道、壳体上端的第一排气孔，这两条路径排出气动马达机构。

优选地，在上述的输电线路储能旋转冲击破冰器中，所述壳体的后端设有一手柄，其上设有一进气机构，所述进气机构的进气口通过进气机构的进气开关与所述后端盖上的左进气通道和/或右进气通道导通。该进气机构用于向气动马达机构内充气。充气机构或打气装置是一种常见的部件，因此本技术方案不再对其进行详细描述。

在上述的输电线路储能旋转冲击破冰器中，所述壳体外还设有一排气罩，所述排气罩上开设有气孔，所述气孔与所述排气槽导通。

在上述的输电线路储能旋转冲击破冰器中，所述冲击机构包括一金属块，该金属块作为直接冲击破冰的部件。

优选地，在上述的输电线路储能旋转冲击破冰器中，所述后端盖上设有一扳手，以扳动后端盖绕着其自身轴心在顺时针和/或逆时针方向上转动。扳手的设置能够方便转动后端盖。

本实用新型所述的输电线路储能旋转冲击破冰器较之现有的线路除冰装置，具有以下优点：

(1)本实用新型所述的输电线路储能旋转冲击破冰器利用气体储能，然后转化为机械能输出，进行输电线路除冰作业，除冰效果好，并且大幅提高了输电线路除冰作业的效率；

(2)本实用新型所述的输电线路储能旋转冲击破冰器在进行除冰作业时，不会出现地线跳跃等情况，从而提高了除冰作业的安全性；

(3)本实用新型所述的输电线路储能旋转冲击破冰器体积小，便于携带，从而提高了设备的实用性。

附图说明

图1为本实用新型所述的输电线路储能旋转冲击破冰器在一种实施方式下的结构示意图。

图2为本实用新型所述的输电线路储能旋转冲击破冰器在一种实施方式下气动马达机构的壳体后端面的结构示意图。

图3为本实用新型所述的输电线路储能旋转冲击破冰器在一种实施方式下气动马达机构的后端盖的结构示意图。

图4为本实用新型所述的输电线路储能旋转冲击破冰器在一种实施方式下气动马达机构的气缸后端端面的结构示意图。

具体实施方式

本实施例中将结合说明书附图对本实用新型所述的输电线路储能旋转冲击破冰器作进一步说明。

图1显示了本实用新型所述的输电线路储能旋转冲击破冰器在本实施例中的结构。如图1所示，输电线路储能旋转冲击破冰器包括依次连接的冲击机构A、储能机构B、气动马达机构C以及进气机构，进气机构与一便携式空压机连接，由便携式空压机为输电线路储能旋转冲击破冰器供气。本实用新型所述的输电线路储能旋转冲击破冰器利用气体储存的势能转化为冲击机构A的动能，冲击并击碎覆冰，进行除冰作业。气动马达机构C将进气机构输送的气体的动力转化为机械能，从而对储能机构B气室6内的气体进行压缩，积聚势能。当气室6中的压缩气体的气压到达一设定值时，气体排出，储能机构B的气动件推动冲击机构A轴向进给，冲击并击碎覆冰，使其脱落。

图1还显示了本实用新型所述的输电线路储能旋转冲击破冰器的气动马达机构C在本实施例中的结构，该气动马达机构C作为整个输电线路储能旋转冲击破冰器的驱动装置。图2显示了实用新型所述的输电线路储能旋转冲击破冰器的气动马达机构C在本实施例中的壳体后端面的结构。图3显示了本实用新型所述的输电线路储能旋转冲击破冰器的气动马达机构C在本实施例中的后端盖的结构。图4显示了本实用新型所述的输电线路储能旋转冲击破冰器的气动马达机构C在本实施例中的气缸后端端面(或称为进气端面)的结构。

如图1所示，转子2通过一对轴承可转动地贯穿设于壳体1前后两端面的轴心对穿孔内，转子2的中心轴处设有转子通孔21，其转子槽内设有叶片22。气缸3设于壳体1内，转子2轴向贯穿气缸3。前端盖4与后端盖5分别盖设于气缸3的前后两端，并与壳体1前后两端的内表面接触。壳体1的后端设有手柄7，手柄7上设有进气机构。该进气机构具有进气口8和进气开关9，便携式空压机供气时，压缩气体通过进气口8和进气开关9进入到气动马达机构中。

如图2所示，壳体1后端面上开设有左进气道11与右进气道12，同时参阅图1，壳体1的上端还开设有三个第一排气孔13，壳体1的下端开设有一个排气槽14。此外，壳体1排气槽14下方还设有一个开设有气孔的排气罩15，排气罩15的气孔与与排气槽14导通。

如图3所示，后端盖5上开设有左进气通道51、右进气通道52、排气通道53和扳手54，扳手54用于使后端盖5绕着其自身轴心在顺时针或逆时针方向上转动。左进气通道51和右进气通道52与进气机构上的进气口导通。

如图4所示，气缸3后端的端面上开设有左进气槽31和右进气槽32，此外，气缸3上还开设有一个第二排气孔33，第二排气孔33与排气槽14导通。

请继续参阅图1-图4，气动马达机构C将气体的动力转化为机械能的过程如下：若需要本实施例所述的气动马达机构C顺时针方向旋转时，先通过扳手54转动后端盖5，使得壳体1的后端面上的右进气道12、后端盖5上的右进气通道52以及气缸3上的右进气槽32导通，并且使气缸3上的左进气槽31与后端盖5上的排气通道53导通，此时壳体1的后端面上的左进气道11被堵死；然后打开进气开关9对壳体1的后端面进行送气，压缩空气分为两路进入到破冰器中，一路通过转子2的转子通孔21进入到储能机构B的气室6内，并推压前端盖4，从而压紧前端盖4、气缸3、后端盖5以及壳体1后端的内表面，从而锁定后端盖5，使其无法转动；另一路压缩气体依次通过壳体1的后端面上的右进气道12、后端盖5上的右进气通道52，进入到气缸3上的右进气槽32，并推动转子槽内的叶片22，从而使得转子2顺时针方向转动，对外输出机械能，进而对气室6中的气体进行压缩；做完功后的压缩气体将分成两部分排除气动马达机构C：一部分压缩气体通过气缸3上的第二排气孔33、壳体1上的排气槽14，从排气罩15排出；另一部分压缩气体依次通过气缸3上的左进气槽31、后端盖5上的排气通道53，从壳体1上端的第一排气孔13排出。

同样的道理，若需要该气动马达机构C逆时针方向旋转时，只需通过扳手54转动后端盖5，使得壳体1的后端面上的左进气道11、后端盖5上的左进气通道51以及气缸3上的左进气槽导通31，并且使气缸3上的右进气槽32与后端盖5上的排气通道53导通，此时壳体1的后端面上的右进气道12被堵死；然后同样打开进气开关9对壳体1的后端面进行送气，压缩空气分为两路进入到破冰器中，一路通过转子2的转子通孔21进入到储能机构B的气室6内，并推压前端盖4，从而压紧前端盖4、气缸3、后端盖5以及壳体1后端的内表面，从而锁定后端盖5，使其无法转动；另一路压缩气体依次通过壳体1的后端面上的左进气道11、后端盖5上的左进气通道51，进入到气缸3上的左进气槽31，并推动转子槽内的叶片22，从而使得转子2逆时针方向转动，对外输出机械能，进而对气室6中的气体进行压缩；再将做完功的气体通过气缸3上的第二排气孔33、壳体1上的排气槽14、排气罩15，以及气缸3上的右进气槽32、后端盖5上的排气通道53、壳体1上端的第一排气孔13，这两条路径排出气动马达机构C。

要注意的是，以上列举的仅为本实用新型的具体实施例，显然本实用新型不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种输电线路储能旋转冲击破冰器，其特征在于，包括一气动马达机构，一储能机构以及一冲击机构，所述气动马达机构的前端与储能机构的后端连接，所述储能机构的前端与冲击机构连接；其中：

所述气动马达机构包括：

一中空的壳体，其具有一后端面，所述后端面的中心处设有一中心孔，所述后端面上、相对于中心孔的上方设有一左进气道和一右进气道，所述壳体的上端还开设有至少一个第一排气孔，所述壳体的下端开设有一排气槽；

一转子，其贯穿所述后端面上的中心孔通过一对轴承可转动得设于所述壳体内的轴心处，所述转子的转子槽内设有叶片，所述转子的中心轴处设有一转子通孔，所述转子的前端与所述储能机构的后端匹配连接；

一气缸，其设于壳体内，所述转子轴向贯穿气缸，所述气缸具有一后端和一前端，所述后端的端面上开设有一左进气槽和一右进气槽，所述气缸上还开设有至少一个第二排气孔，所述第二排气孔与排气槽导通；

一前端盖，其设于所述气缸的前端；

一后端盖，其设于所述气缸的后端，所述后端盖上开设有一左进气通道、一右进气通道和一排气通道，所述后端盖设置为可绕着其自身轴心在顺时针和/或逆时针方向上转动；

所述储能机构内设有气室，其前端与所述冲击机构的连接处具有一气动件，其设置为推动冲击机构在轴向方向上进给。

2.根据权利要求1所述的输电线路储能旋转冲击破冰器，其特征在于，所述壳体的后端设有一手柄，其上设有一进气机构，所述进气机构的进气口通过进气机构的进气开关与所述后端盖上的左进气通道和/或右进气通道导通。

3.根据权利要求1或2所述的输电线路储能旋转冲击破冰器，其特征在于，所述壳体外还设有一排气罩，所述排气罩上开设有气孔，所述气孔与所述排气槽导通。

4.根据权利要求3所述的输电线路储能旋转冲击破冰器，其特征在于，所述后端盖上设有一扳手，以扳动后端盖绕着其自身轴心在顺时针和/或逆时针方向上转动。

5.根据权利要求1所述的输电线路储能旋转冲击破冰器，其特征在于，所述冲击机构包括一金属块。

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