一种用于架空高压输电线路的自动除冰装置的制作方法

本发明涉及架空输电线缆保护设备技术领域，更具体的是涉及一种用于架空高压输电线路的自动除冰装置。

背景技术：

输电线路冬季覆冰是电力系统的自然灾害之一。由于导线上增加了冰荷载，对导线、铁塔和金具都会带来一定的机械损坏，覆冰严重时会断线、倒杆塔、导线舞动闪络及跳闸，导致大面积停电事故。由于事故发生在严冬季节，大雪封山或公路结冰，使得抢修条件十分艰难，造成长时间停电，严重威胁到电网的安全稳定运行及供电可靠性，对国民经济造成重大损失。

目前，国内外对架空线路覆冰提出了数十种除冰技术方案，申请号为cn201310461054.3的专利公开了一种高压电线上柔击除冰机，包括有机壳，机壳上安装主动轮、从动轮，通过主动轮、从动轮将整个机体悬挂在输电线上，主动轮上设有环形的尖角状沟槽，输电线压于所述尖角状沟槽中；机壳内安装有依次连接的蓄电池、控制器、电动机，电动机传动连接蜗杆，蜗杆的上方设置蜗轮，蜗轮与主动轮通过一根传动皮带传动连接；蜗杆的前端伸出机壳并装一随蜗杆转动而转动的圆柱形旋转体，圆柱形旋转体上装有条状钢片。该技术方案仅用单一的旋转运动带动钢片即可直接除冰，在砸冰过程中飞转的钢片先刚后柔，保证输电线上的冰被有力地敲碎，而随后钢片又能顺着输电线截面柔和地滑过，使输电线不受损伤。然而该技术方案仍然存在以下不足之处：1、仅采用敲击振动的机械除冰方式，对雨凇、混合凇等结合力较强及冰层较厚的覆冰其效果有限，除冰效果不好；2、一般机械除冰无法适应不同直径的架空线路覆冰，除冰机构的刀头无法调整间距或只能在施工现场拆装和调整，操作复杂。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于架空高压输电线路的自动除冰装置，以实现提高破冰力度，避免现有技术中机械除冰对结合力较强及冰层较厚的覆冰除冰效果有限的问题，且使得输电线不会受到损伤。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种用于架空高压输电线路的自动除冰装置，包括机壳，所述机壳上安装有主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮上设有环形的沟槽，输电线压于所述沟槽内；机壳内设有驱动电机和涡轮蜗杆机构，所述蜗杆与驱动电机输出轴连接，所述涡轮设置在蜗杆上方且与蜗杆啮合，所述涡轮与主动轮通过传动带传动连接，所述蜗杆前端伸出机壳并连接有随蜗杆转动而转动的旋转体，所述旋转体上设有机械除冰机构，所述机械除冰机构包括转动柱和沿转动柱径向均匀排列布置的刚击钢刀和柔击钢刀，所述旋转体沿转动柱轴向穿设在转动柱内且旋转体轴线与转动柱的轴线相互重合，所述刚击钢刀和柔击钢刀均一端延伸至转动柱外侧，另一端收放至转动柱内，所述转动柱内设有用于调节刚击钢刀和柔击钢刀锁紧位置的锁紧机构；破冰时，刚击钢刀延伸至转动柱外侧一端的长度小于转动柱与输电线的间距，且柔性钢刀延伸至转动柱外侧一端的长度大于转动柱与输电线的间距，破冰后的柔性钢刀可绕输电线柔和滑过。

本发明基础方案的工作原理为：机壳通过装于机壳上的主动轮和从动轮悬挂在高压输电线上，并通过控制系统控制驱动电机启动，驱动电机驱动蜗杆转动而带动涡轮转动，从而与涡轮通过传动带a传动连接的主动轮可在高压输电线上移动，并驱动机壳和从动轮自由移动；进一步，蜗杆前端伸出机壳并连接有随蜗杆转动而转动的旋转体，且旋转体上设有机械除冰机构，从而可通过同一驱动电机驱动除冰机器人在高压输电线上移动的同时驱动机械除冰机构实现机械除冰；具体地，旋转体随驱动电机转动过程中带动转动柱沿旋转体快速转动，沿转动柱径向均匀排列布置的刚击钢刀可利用转动柱提供的能量迅速飞转破碎输电线上的冰块，且通过锁紧机构可调节刚击钢刀延伸至转动柱外侧的长度，使得刚击钢刀转动破冰的同时不会使得输电线受到损伤，提高破冰力度；与此同时，通过锁紧机构可调节柔击钢刀敲击破碎在输电线上端的冰块上，敲击破冰后可绕输电线柔和滑过，仍然不会损伤输电线；从而本方案采用破碎式与敲击拍打式于一体的除冰方式提高破冰力度，避免现有技术中机械除冰对结合力较强及冰层较厚的覆冰除冰效果有限的问题。

此外，在转动柱内设置的用于调节刚击钢刀和柔击钢刀锁紧位置的锁紧机构，可适应性地调节钢刀的破冰位置，以避免除冰机构的钢刀无法调整间距或只能在施工现场拆装整机结构的情况下才能调节钢刀破冰位置的问题，可适应除去不同直径的架空线路覆冰。

进一步地，所述柔击钢刀包括固定段和可绕固定段端部作360°转动的铰接段，所述固定段延伸至转动柱外侧一端的长度小于转动柱与输电线的间距。可保证柔击钢片的固定段在转动破冰过程中不会损伤输电线，且可配合刚击钢刀进行转动破冰；而铰接段的柔击钢刀在离心力的作用下敲击破碎输电线上端冰晶后可绕固定段转动而柔和滑过输电线，并积蓄能量准备下次击打冰晶。

进一步地，所述锁紧机构包括沿转动柱轴向设置的锁紧丝杆和锁紧螺母，所述锁紧丝杆上设有锁紧齿，所述刚击钢刀和柔击钢刀收放至转动柱一端的端面上布置有与锁紧齿相啮合的啮合齿，通过转动锁紧丝杆带动刚击钢刀和柔击钢刀向转动柱内/外移动，用于调节刚击钢刀和柔击钢刀延伸至转动柱外侧一端的长度。实现转动柱上的刚击钢刀和柔击钢刀沿转动柱径向可调，用于调节刚击钢刀和柔击钢刀与输电线之间的距离。

进一步地，所述转动柱上的刚击钢刀和柔击钢刀自转动柱前端往后端分组排列且交错设置，且每组分别设置在不同的层面上，每组由3条条状刚击钢刀或3条条状柔击钢刀在同一层面上呈夹角为120°交叉设置。根据力学受力稳定的特点，如此可使得旋转体在刀片转动破碎冰块过程中达到相对动平衡。

进一步地，所述转动柱上的刚击钢刀和柔击钢刀自转动柱前端往后端分组排列且交错设置，且每组分别设置在不同的层面上，每组由6条条状刚击钢刀或6条条状柔击钢刀在同一层面上呈夹角为60°交叉设置。结构设计紧凑，刀片破冰机械强度高；且在转动柱旋转过程中可进一步提高机械破冰的破碎效率。

进一步地，所述主动轮与从动轮上的沟槽的夹角为45°，且在沟槽内设有防滑凸起，防滑凸起的材质采用硅橡胶。防止主动轮与从动轮在高压输电线上移动打滑，硅橡胶的防滑凸起具有耐低温和耐辐照等性能，适应高空恶劣环境。

进一步地，所述主动轮与从动轮上的轮轴上均设有破冰轮，破冰轮设于输电线的上方。在主动轮与从动轮压过输电线过程中，可通过破冰轮进一步碾碎输电线上的细小冰晶，完善除冰效果。

进一步地，还包括通过机架架设在机壳上的涂料机构，所述涂料机构包括涂料瓶、输料管和控制输料管与涂料瓶连通的开关阀，所述涂料瓶内盛有憎水防冰涂料，所述输料管下端呈弧形状绕输电线周向设置，且输料管弧形状端部靠近输电线的内侧设有数个输料软管，所述数个输料软管与输料管连通。在经过机械除冰机构和热力除冰机构除冰后的高压输电线上喷涂憎水防冰涂料制得的涂层表面具有超疏水效果，可防止高压输电线在恶劣的环境下迅速结冰；具体地，设有智能控制输料管与涂料瓶连通的开关阀，需要涂设憎水防冰涂料的时候，可打开开关阀，涂料瓶内的憎水防冰涂料由于重力作用经过呈弧形状绕输电线周向设置的输料管上密集的输料软管涂设在输电线上，可适应不同直径的架空线路，且直接从输料软管与输电线相接触的端头涂设憎水防冰涂料，可有效利用憎水防冰涂料实现均匀涂设，并不会造成材料浪费。

进一步地，所述开关阀为电磁阀。便于自动化控制输料管与涂料瓶连通。

进一步地，所述转动柱的前端设有止进杆，且止进杆的前端设置在刚击钢刀和柔击钢刀的前方，所述止进杆的前端设有行程开关。当除冰装置接近输电线终端，可通过止进杆先触及绝缘瓷瓶，通过行程开关切断电源，使得除冰装置停止工作。

如上所述，本发明的有益效果如下：

1、本发明中机械除冰机构包括转动柱和沿转动柱径向均匀排列布置的刚击钢刀和柔击钢刀，沿转动柱径向均匀排列布置的刚击钢刀可利用转动柱提供的能量迅速飞转破碎输电线上的冰块，且通过锁紧机构可调节刚击钢刀延伸至转动柱外侧的长度，使得刚击钢刀转动破冰的同时不会使得输电线受到损伤，提高破冰力度；且通过锁紧机构可调节柔击钢刀敲击破碎在输电线上端的冰块上，敲击破冰后可绕输电线柔和滑过，仍然不会损伤输电线；从而本方案采用破碎式与敲击拍打式于一体的除冰方式提高破冰力度，避免现有技术中机械除冰对结合力较强及冰层较厚的覆冰除冰效果有限的问题。

2、本发明中柔击钢刀包括固定段和可绕固定段端部作360°转动的铰接段，所述固定段延伸至转动柱外侧一端的长度小于转动柱与输电线的间距。可保证柔击钢片的固定段在转动破冰过程中不会损伤输电线，且可配合刚击钢刀进行转动破冰；而铰接段的柔击钢刀在离心力的作用下敲击破碎输电线上端冰晶后可绕固定段转动而柔和滑过输电线，并积蓄能量准备下次击打冰晶。

3、本发明中锁紧机构包括沿转动柱轴向设置的锁紧丝杆和锁紧螺母，锁紧丝杆上设有锁紧齿，刚击钢刀和柔击钢刀收放至转动柱一端的端面上布置有与锁紧齿相啮合的啮合齿，通过转动锁紧丝杆带动刚击钢刀和柔击钢刀向转动柱内/外移动，用于调节刚击钢刀和柔击钢刀延伸至转动柱外侧一端的长度。实现转动柱上的刚击钢刀和柔击钢刀沿转动柱径向可调，用于调节刚击钢刀和柔击钢刀与输电线之间的距离。

4、本发明中还包括通过机架架设在机壳上的涂料机构，在经过机械除冰机构和热力除冰机构除冰后的高压输电线上喷涂憎水防冰涂料制得的涂层表面具有超疏水效果，可防止高压输电线在恶劣的环境下迅速结冰；具体地，设有智能控制输料管与涂料瓶连通的电磁阀，需要涂设憎水防冰涂料的时候，可打开电磁阀，涂料瓶内的憎水防冰涂料由于重力作用经过呈弧形状绕输电线周向设置的输料管上密集的输料软管涂设在输电线上，可适应不同直径的架空线路，且直接从输料软管与输电线相接触的端头涂设憎水防冰涂料，可有效利用憎水防冰涂料实现均匀涂设，并不会造成材料浪费。

5、本发明输料管弧形状端部的材质为具体为聚偏氟乙烯，聚偏氟乙烯制成的输料管弧形状端部具有良好的拉伸强度，便于将输料管弧形状端部绕输电线周向固定在输电线上，适于不同直径的输电线，且聚偏氟乙烯具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能，可适应高空恶劣环境。

附图说明

图1为本发明一种用于架空高压输电线路的自动除冰装置的示意图；

图2为本发明一种用于架空高压输电线路的自动除冰装置中涂料机构的示意图；

图3为本发明一种用于架空高压输电线路的自动除冰装置中主动轮的示意图；

图4为本发明一种用于架空高压输电线路的自动除冰装置中主动轮的剖视图；

图5为本发明一种用于架空高压输电线路的自动除冰装置中刚击钢片与锁紧机构连接的剖视图；

图6为本发明一种用于架空高压输电线路的自动除冰装置中柔击钢片与锁紧机构连接的剖视图。

附图标记：01-机壳、02-主动轮、03-从动轮、04-蓄电池、05-控制器、06-驱动电机、07-蜗杆、08-涡轮、09-传动带、10-旋转体、11-转动柱、12-刚击钢刀、13-柔击钢刀、14-固定段、15-铰接段、16-锁紧丝杆、17-锁紧螺母、18-锁紧齿、19-啮合齿、20-沟槽、21-防滑凸起、22-涂料瓶、23-输料管、24-电磁阀、25-输料软管、26-输电线、27-支架、28-破冰轮、29-止进杆。

具体实施方式

为了本技术领域的人员更好的理解本发明，下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

请参考图1所示，本实施例提供一种用于架空高压输电线路的自动除冰装置，包括机壳01，机壳01上安装有主动轮02和从动轮03，主动轮02和从动轮03上设有环形的尖角状沟槽20，输电线26压于尖角状沟槽20内，通过主动轮02和从动轮03将整个除冰机器人悬挂在输电线26上，机壳01内安装有为机器人提供动力的蓄电池04和控制器05，机壳01内设有驱动电机06和涡轮08蜗杆07机构，蜗杆07与驱动电机06输出轴连接，涡轮08设置在蜗杆07上方且与蜗杆07啮合，涡轮08与主动轮02通过传动带09传动连接，蜗杆07前端伸出机壳01并连接有随蜗杆07转动而转动的旋转体10，旋转体10上设有机械除冰机构；从而可通过同一驱动电机06驱动除冰机器人在高压输电线26上移动的同时驱动机械除冰机构实现机械除冰。

具体地，机械除冰机构包括转动柱11和沿转动柱11径向均匀排列布置的刚击钢刀12和柔击钢刀13，旋转体10沿转动柱11轴向穿设在转动柱11内且旋转体10轴线与转动柱11的轴线相互重合，刚击钢刀12和柔击钢刀13均一端延伸至转动柱11外侧，另一端收放至转动柱11内，转动柱11内设有用于调节刚击钢刀12和柔击钢刀13锁紧位置的锁紧机构；破冰时，刚击钢刀12延伸至转动柱11外侧一端的长度小于转动柱11与输电线26的间距，且柔性钢刀延伸至转动柱11外侧一端的长度大于转动柱11与输电线26的间距，破冰后的柔性钢刀可绕输电线26柔和滑过；如此，旋转体10随驱动电机06转动过程中带动转动柱11沿旋转体10快速转动，沿转动柱11径向均匀排列布置的刚击钢刀12可利用转动柱11提供的能量迅速飞转破碎输电线26上的冰块，且通过锁紧机构可调节刚击钢刀12延伸至转动柱11外侧的长度，使得刚击钢刀12转动破冰的同时不会使得输电线26受到损伤，提高破冰力度；与此同时，通过锁紧机构可调节柔击钢刀13敲击破碎在输电线26上端的冰块上，敲击破冰后可绕输电线26柔和滑过，仍然不会损伤输电线26；从而本方案采用破碎式与敲击拍打式于一体的除冰方式提高破冰力度，避免现有技术中机械除冰对结合力较强及冰层较厚的覆冰除冰效果有限的问题。

进一步地，还包括通过支架27架设在机壳01上的涂料机构，如图2所示，涂料机构包括涂料瓶22、输料管23和控制输料管23与涂料瓶22连通的开关阀，涂料瓶22内盛有憎水防冰涂料，输料管23下端呈弧形状绕输电线26周向设置，且输料管23弧形状端部靠近输电线26的内侧设有数个输料软管25，数个输料软管25与输料管23连通。在经过机械除冰机构和热力除冰机构除冰后的高压输电线26上喷涂憎水防冰涂料制得的涂层表面具有超疏水效果，可防止高压输电线26在恶劣的环境下迅速结冰；具体地，设有智能控制输料管23与涂料瓶22连通的开关阀，需要涂设憎水防冰涂料的时候，可打开开关阀，涂料瓶22内的憎水防冰涂料由于重力作用经过呈弧形状绕输电线26周向设置的输料管23上密集的输料软管25涂设在输电线26上，可适应不同直径的架空线路，且直接从输料软管25与输电线26相接触的端头涂设憎水防冰涂料，可有效利用憎水防冰涂料实现均匀涂设，并不会造成材料浪费。

此外，输料管23弧形状端部的材质为聚偏氟乙烯。聚偏氟乙烯制成的输料管23弧形状端部具有良好的拉伸强度，便于将输料管23弧形状端部绕输电线26周向固定在输电线26上，适于不同直径的输电线26，且聚偏氟乙烯具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能，可适应高空恶劣环境。

进一步地，如图3和图4所示，主动轮02与从动轮03上的尖角状沟槽20的尖角为45°，且从动轮03上的尖角状沟槽20的尖角为45°，且尖角沟槽20内设有防滑凸起21，防止主动轮02与从动轮03在高压输电线26上移动打滑；防滑凸起21的材料具体可采用硅橡胶，硅橡胶的防滑凸起21具有耐低温和耐辐照等性能，适应高空恶劣环境。

此外，主动轮02与从动轮03上的轮轴上均设有破冰轮28，破冰轮28设于输电线26的上方且位于尖角状沟槽20内，在主动轮02与从动轮03压过输电线26过程中，可通过破冰轮28进一步碾碎输电线26上的细小冰晶，完善除冰效果。

进一步地，如图5和图6所示，锁紧机构包括沿转动柱11轴向设置的锁紧丝杆16和锁紧螺母17，锁紧丝杆16上设有锁紧齿18，刚击钢刀12和柔击钢刀13收放至转动柱11一端的端面上布置有与锁紧齿18相啮合的啮合齿19，通过转动锁紧丝杆16带动刚击钢刀12和柔击钢刀13向转动柱11内/外移动，用于调节刚击钢刀12和柔击钢刀13延伸至转动柱11外侧一端的长度。实现转动柱11上的刚击钢刀12和柔击钢刀13沿转动柱11径向可调，用于调节刚击钢刀12和柔击钢刀13与输电线26之间的距离。

此外，柔击钢刀13包括固定段14和可绕固定段14端部作360°转动的铰接段15，所述固定段14延伸至转动柱11外侧一端的长度小于转动柱11与输电线26的间距。可保证柔击钢片的固定段14在转动破冰过程中不会损伤输电线26，且可配合刚击钢刀12进行转动破冰；而铰接段15的柔击钢刀13在离心力的作用下敲击破碎输电线26上端冰晶后可绕固定段14转动而柔和滑过输电线26，并积蓄能量准备下次击打冰晶。

更进一步地，转动柱11上的刚击钢刀12和柔击钢刀13自转动柱前端往后端分组排列且交错设置，且每组分别设置在不同的层面上，每组由6条条状刚击钢刀12或6条条状柔击钢刀13在同一层面上呈夹角为60°交叉设置。结构设计紧凑，刀片破冰机械强度高；且在转动柱旋转过程中可进一步提高机械破冰的破碎效率。

此外，转动柱11的前端设有止进杆29，且止进杆29的前端设置在刚击钢刀12和柔击钢刀13的前方，止进杆29的前端设有行程开关。当除冰装置接近输电线终端，可通过止进杆29先触及绝缘瓷瓶，通过行程开关切断电源，使得除冰装置停止工作。

本例中，在利用除冰机器人除冰过程中，在整个除冰机器人重力的作用下，输电线26被紧紧地压向主动轮02和从动轮03沟槽20的尖角位置，尖角状沟槽20利用两侧设置的防滑凸起21压着输电线26运动，防止主动轮02和从动轮03在输电线26上打滑，且可利用主动轮02和从动轮03中内的破冰轮28碾碎输电线26上的细小冰晶；首先，将破冰装置悬挂在高压输电线26，手动转动锁紧丝杆16，调节刚击钢刀12和柔击钢刀13与输电线26之间的距离，使得，刚击钢刀12延伸至转动柱11外侧一端的长度小于转动柱11与输电线26的间距，且柔性钢刀延伸至转动柱11外侧一端的长度大于转动柱11与输电线26的间距，并通过锁紧螺母17对锁紧丝杆16两端进行锁紧，可适应不同直径的架空线路覆冰；从而机械除冰机构的工作原理为：1、沿转动柱11径向均匀排列布置的刚击钢刀12可利用转动柱11提供的能量迅速飞转破碎输电线26上的冰块，且通过锁紧机构可调节刚击钢刀12延伸至转动柱11外侧的长度，使得刚击钢刀12转动破冰的同时不会使得输电线26受到损伤，提高破冰力度；2、柔击钢片的固定段14可配合刚击钢刀12进行转动破冰，柔击钢刀13的铰接段15在离心力的作用下敲击破碎输电线26上端冰晶后可绕固定段14转动而柔和滑过输电线26，并积蓄能量准备下次击打冰晶。从而采用破碎式与敲击拍打式于一体的除冰方式提高破冰力度，避免现有技术中机械除冰对结合力较强及冰层较厚的覆冰除冰效果有限的问题。

此外，经过机械除冰和热力除冰之后，可通过控制器05控制打开电磁阀24，涂料瓶22内的憎水防冰涂料由于重力作用经过呈弧形状绕输电线26周向设置的输料管23上密集的输料软管25涂设在输电线26上，可适应不同直径的架空线路，且直接从输料软管25与输电线26相接触的端头涂设憎水防冰涂料，可有效利用憎水防冰涂料实现均匀涂设，并不会造成材料浪费。

实施例2

实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：转动柱上的刚击钢刀12和柔击钢刀13自转动柱前端往后端分组排列且交错设置，且每组分别设置在不同的层面上，每组由3条条状刚击钢刀12或3条条状柔击钢刀13在同一层面上呈夹角为120°交叉设置。根据力学受力稳定的特点，如此可使得旋转体10在刀片转动破碎冰块过程中达到相对动平衡。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。