CN202405724U - 高压线除冰机器人的除冰机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型为高压线除冰机器人的除冰机构，空心轴可转动地固定于框体内、位于行走轮前方。除冰电机的驱动齿轮与空心轴的大齿轮啮合。除冰刀为刀柄为扁平的麻花钻头，转盘安装于空心轴并有以中心线为对称的多个斜孔，转盘侧面与斜孔相对处有径向固定螺孔。多把除冰刀刀柄插入斜孔，在转盘前各刀尖构成的圆直径大于导线直径。固定螺钉固定除冰刀。导线穿在空心轴内，除冰电机经驱动齿轮、大齿轮、空心轴带动转盘与除冰刀转动。转动的除冰刀在前进中由内向外剥除导线上的覆冰，除冰效果好。为了便于导线穿入空心轴，空心轴、转盘和大齿轮均沿直径分为相同的两半，经连接翼固定拼合为一体。本除冰机构可适应不同高压线的直径或覆冰的厚度。

Description

高压线除冰机器人的除冰机构

(一)技术领域

本实用新型涉及电力输电线路的辅助设备技术，具体为一种高压线除冰机器人的除冰机构。

(二)背景技术

2008年初，我国南方地区遭受大面积连续特大降雪，高压线路大面积覆冰，导致高压线路不堪重负而断线，使电力设施遭受严重破坏，受灾人口高达1亿之多，直接经济损失超过1100亿元，这种突如其来的冰雪灾害给中华大地输电线路带来了极大破坏。因此，高压线除冰问题受到更大重视。

目前，高压线路除冰方法有以下几种：

1、人工除冰法，目前仍然是我国主要的除冰方法之一，因无需配置相应设备，所以成本低。但是该法效率低，环境对操作限制极大，操作工人的生命安全也难以保证。

2、加热融冰法，是通过增加输电线路中的电流使导线自身产生足够多的热量以避免冰雪的覆积或使已有的覆冰融化脱落，如过电流融冰、短路电流融冰、直流融冰等，但这些方法都存在较大问题。过电流融冰系统负荷大，停电时间长，操作难度大。短路电流融冰时短路引起的电压降对输电系统影响很大，尤其是220KV及以上高压线路的短路严重影响输电系统的正常供电；另一方面，短路融冰耗电量大，还需要修改保护定值，而且还必须在短路情况下保证系统安全和重要用户的供电，操作过程复杂、繁琐，对调度员要求高。直流融冰则需要配有特种直流电源向线路供电，该电源必须具有良好的恒流特性，并在负载扰动或试验状态变化时该电源能够快速响应，才能确保直流电的稳定加热。

3、机械除冰法，包括滑轮铲刮法和强力振动法，其中滑轮铲刮法较为实用，其耗能小，价格低廉，但操作困难，安全性能亦需完善。采用电磁力或电脉冲的强力振动法，使导线产生强烈的可控振动来除冰，对雾淞有一定效果，对雨淞效果有限，除冰效果不佳。

4、被动除冰法，在导线上安装阻雪环、平衡锤等装置，使导线上的覆冰堆积到一定程度时，由风或其它自然力的作用自行脱落。该法简单易行，但因线路覆冰不均匀或不同期脱冰，可能引发导线跳跃的线路事故。

5、其它除冰方法，如激光除冰、电子冻结、电晕放电和碰撞前颗粒冻结、加热等方法也正在国内外研究中，但总体投资较大，全面实施存在很大困难。

6、除冰机器人，目前，随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展，机器人在功能和技术上有了很大的提高，使得机器人替代人工完成高危环境下的繁重作业成为可能。利用机器人实现高压线路在线除冰是目前输电线路除冰技术的发展趋势，具有功耗小、效率高、人员无伤亡、无需停电和转移负载等诸多优点。

除冰机器人是解决电力输电线路覆冰的有效设施，目前正在进一步完善中。除冰机器人的主要结构包括行走机构和除冰机构。现有的除冰机构多为铲刀或刮刀，机器人由行走机构带动在高压线上移动时铲刀或刮刀清理导线上的覆冰。但这些除冰机构难以将线缆上的冰清理干净，特别是在覆冰较厚时，更难奏效。

(三)实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种高压线除冰机器人的除冰机构，其安装在除冰机器人行走机构前方，安装在转盘上的除冰刀围绕高压线转动，剥除电线上的覆冰。

本实用新型设计的高压线除冰机器人的除冰机构，所述除冰机器人包括框体、行走机构和除冰机构，行走机构包括安装在框体上的行走电机、传动齿轮和行走轮，行走电机经传动齿轮与行走轮轴连接传递动力，所述除冰机构包括转盘、除冰刀、大齿轮和空心轴，大齿轮和转盘固定于空心轴上，空心轴可转动地固定于本除冰机器人的框体内、位于行走轮前方。除冰电机安装于框体底部，除冰电机轴上安装的驱动齿轮与空心轴上的大齿轮啮合。除冰刀为直径6～10mm的麻花钻头，其刀柄为扁平，转盘上有以空心轴的中心线为对称的2～8个斜孔，斜孔与除冰刀刀柄形状相配合，斜孔的中心线与空心轴中心的角度为50～70度。转盘侧面与斜孔相对处有径向固定螺孔，螺孔中心线与斜孔中心线相交。2～8把除冰刀刀柄插入斜孔，在转盘前各刀尖构成的圆直径大于待除冰的导线直径0.2～2mm。固定螺钉由转盘侧面的固定螺孔旋入，螺钉底端抵于除冰刀刀柄，固定除冰刀。

调整除冰刀刀柄插入的深度，即可调节各除冰刀刀尖的相互距离，除冰刀刀柄伸出得多，各刀尖距离近，适合较小直径的导线，反之，除冰刀刀柄插入得多，各刀尖距离远，适合较大直径的导线。但同种规格的除冰刀调节范围有限，超出了此限制，需更换其它规格的除冰刀。

为了让固定螺钉更牢固地抵住除冰刀，除冰刀刀柄中部有一轴向定位槽，定位槽的宽度小于固定螺钉直径0.2～0.6mm，深度为1～3mm，固定螺钉底端嵌于除冰刀刀柄的定位槽内，更好地固定除冰刀。

使用时导线穿在空心轴内，行走轮的轮槽卡在导线上，除冰电机带动驱动齿轮转动，与驱动齿轮啮合的大齿轮也转动，空心轴转动，转盘与其上安装的除冰刀转动。与此同时行走电机驱动行走轮转动、行走机构带动整个除冰机器沿导线前进，围绕导线转动的除冰刀在前进中由内向外剥除导线上的覆冰。

为了便于将导线穿入空心轴，本除冰机构的空心轴、转盘和大齿轮均沿直径分为相同的两半，在转盘每一半的分剖面两侧各固接与转盘盘面垂直的转盘连接翼，同样大齿轮每一半的分剖面两侧各固接与大齿轮端面垂直的大齿轮连接翼，每对转盘连接翼有相对的连接孔，大齿轮连接翼也有相对的连接孔。空心轴上有环形的转盘定位槽和大齿轮定位槽，两半边的空心轴包在导线1外合为一体，两半的转盘卡在在空心轴的转盘定位槽上拼合为一体，连接螺栓经转盘连接翼的连接孔将拼合的两半转盘固定连接。与此相似，两半的大齿轮卡在在空心轴的大齿轮定位槽上拼合为一体，连接螺栓经大齿轮连接翼的连接孔将拼合的两半大齿轮固定连接。固定拼合的转盘和大齿轮箍紧两半空心轴使之成为整体。空心轴经轴瓦可转动地安装于框体。

本实用新型高压线除冰机器人的除冰机构的优点为：1、转动的除冰刀环绕导线对其上的覆冰施加扭转力，因冰的脆性，受到强大的扭矩，便破碎被清除；2、除冰刀由内向外层层剥掉覆冰，避免除冰刀瞬间受力过大，且冰块一层层剥除，除冰效果更好；3、除冰刀可伸缩，可以适应不同高压线的直径或覆冰的厚度。

(四)附图说明

图1为本高压线除冰机器人的除冰机构实施例除冰机器人整体结构示意图；

图2为本高压线除冰机器人的除冰机构实施例结构示意图；

图3为图2的正视图；

图4为图2的纵剖面图；

图5为图2中一把除冰刀的放大正视示意图；

图6为图2中一把除冰刀的放大俯视示意图。

图内标号为：1、导线，2、转盘，21、除冰刀，22、固定螺钉，23、转盘连接翼，3、行走轮，4、框体，5、除冰电机，51、驱动齿轮，6、大齿轮，61、大齿轮连接翼，7、轴瓦，8、空心轴。

(五)具体实施方式

本高压线除冰机器人的除冰机构实施例，所述除冰机器人整体结构如图1所示，包括框体4、行走机构和除冰机构，行走机构包括安装在框体4上的行走电机、传动齿轮和行走轮3，行走电机经传动齿轮与行走轮轴连接传递动力。

所述除冰机构如图2至4所示包括转盘2、除冰刀21、大齿轮6和空心轴8。

空心轴8、转盘2和大齿轮6均沿直径分为相同的两半，在转盘2每一半的分剖面两侧各固接与转盘2盘面垂直的转盘连接翼23，同样大齿轮6每一半的分剖面两侧各固接与大齿轮6端面垂直的大齿轮连接翼61，每对转盘连接翼23有相对的连接孔，每对大齿轮连接翼61也有相对的连接孔。空心轴8上有环形的转盘定位槽和大齿轮定位槽，两半边的空心轴8包在导线1外合为一体，两半的转盘2卡在空心轴8的转盘定位槽上拼合为一体，连接螺栓经转盘连接翼23的连接孔将拼合的两半转盘2固定连接。与此相似，两半的大齿轮6卡在空心轴8的大齿轮定位槽上拼合为一体，连接螺栓经大齿轮连接翼61的连接孔将拼合的两半大齿轮6固定连接。固定拼合的转盘2和大齿轮6箍紧两半空心轴8使之固定为一体。空心轴8经2副轴瓦可转动地安装于框体4内、位于行走轮3前方。

除冰电机5固定安装于框体底部，除冰电机5轴上安装的驱动齿轮51与空心轴8上的大齿轮6啮合。除冰刀21为直径8mm的麻花钻头，其柄部为扁平，转盘2上有以空心轴8的中心线为对称的4个斜孔，斜孔与除冰刀21刀柄形状相配合，斜孔的中心线与空心轴8中心线的角度为60度。转盘2侧面与斜孔相对处有径向固定螺孔，螺孔中心线与斜孔中心线相交。4把除冰刀21刀柄插入斜孔，在转盘2前各除冰刀21的刀尖构成的圆直径大于待除冰的导线1直径1.2mm。固定螺钉22由转盘2侧面的固定螺孔旋入，固定螺钉22底端抵于除冰刀21刀柄，固定除冰刀21。

调整除冰刀刀柄插入的深度，即可调节各除冰刀刀尖的相互距离，以适应不同直径的导线。

如图5、6所示，除冰刀21刀柄中部有一轴向定位槽211，定位槽211的宽度小于固定螺钉22直径0.2mm，深度为2mm，固定螺钉22底端嵌于除冰刀21刀柄的定位槽211内。

使用时导线1穿在空心轴8内，行走轮3的轮槽卡在导线1上，除冰电机5带动驱动齿轮51转动，大齿轮6和空心轴8转动，使转盘2与其上安装的除冰刀21转动。与此同时行走机构带动整个除冰机器沿导线1前进，围绕导线1转动的除冰刀21在前进中由内向外剥除导线1上的覆冰。

上述实施例，仅为对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本实用新型并非限定于此。凡在本实用新型的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.高压线除冰机器人的除冰机构，所述除冰机器人包括框体(4)、行走机构和除冰机构，行走机构包括安装在框体(4)上的行走电机、传动齿轮和行走轮(3)，行走电机经传动齿轮与行走轮轴连接；其特征在于：

所述除冰机构位于行走轮(3)前方，包括转盘(2)、除冰刀(21)、大齿轮(6)和空心轴(8)；大齿轮(6)和转盘(2)固定于空心轴(8)上；

除冰电机(5)固定安装于框体(4)底部，除冰电机(5)轴上安装的驱动齿轮(51)与空心轴(8)上的大齿轮(6)啮合；除冰刀(21)为直径6～10mm的麻花钻头，其刀柄为扁平，转盘(2)上有以空心轴(8)的中心线为对称的2～8个斜孔，斜孔与除冰刀(21)刀柄形状相配合，斜孔的中心线与空心轴(8)中心线的角度为50～70度；转盘(2)侧面与斜孔相对处有径向固定螺孔，螺孔中心线与斜孔中心线相交；2～8把除冰刀(21)刀柄插入斜孔，在转盘(2)前各除冰刀(21)的刀尖构成的圆直径大于待除冰的导线(1)直径0.2～2mm，固定螺钉(22)由转盘(2)侧面的固定螺孔旋入，固定螺钉(22)底端抵于除冰刀(21)刀柄，固定除冰刀(21)。

2.根据权利要求1所述的高压线除冰机器人的除冰机构，其特征在于：

所述空心轴(8)、转盘(2)和大齿轮(6)均沿直径分为相同的两半，在转盘(2)每一半的分剖面两侧各固接与转盘(2)盘面垂直的转盘连接翼(23)，同样大齿轮(6)每一半的分剖面两侧各固接与大齿轮(6)端面垂直的大齿轮连接翼(61)，每对转盘连接翼(23)有相对的连接孔，每对大齿轮连接翼(61)也有相对的连接孔；空心轴(8)上有环形的转盘定位槽和大齿轮定位槽，两半边的空心轴(8)包在导线(1)外合为一体，两半的转盘(2)卡在空心轴(8)的转盘定位槽上拼合为一体，连接螺栓经转盘连接翼(23)的连接孔将拼合的两半转盘(2)固定连接；两半的大齿轮(6)卡在空心轴(8)的大齿轮定位槽上拼合为一体，连接螺栓经大齿轮连接翼(61)的连接孔将拼合的两半大齿轮(6)固定连接；固定拼合的转盘(2)和大齿轮(6)箍紧两半空心轴(8)使之固定为一体。

3.根据权利要求1或2所述的高压线除冰机器人的除冰机构，其特征在于：

所述除冰刀(21)刀柄中部有一轴向定位槽(211)，定位槽(211)的宽度小于固定螺钉(22)直径0.2～0.6mm，深度为1～3mm，固定螺钉(22)底端嵌于除冰刀(21)刀柄的定位槽(211)内。

4.根据权利要求2所述的高压线除冰机器人的除冰机构，其特征在于：

所述空心轴(8)经轴瓦(7)安装于框体(4)内。

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