RU2565068C1 - Deicing device for overhead line wire - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: device contains casing made with possibility of its installation on the wire. Besides, it has devices for ice movement and removal. The movement device is made in form of the container filled with calcium carbide with possibility to ensure its contact with wet ice of the wire. To create movement force of the device the reactive force is used, it is generated due to ignition of the acetylene generated during the chemical reaction as result of carbide and water reaction. During ice removal from the wire heat is generated as result of the chemical reaction and burning of the acetylene, for its ignition in the combustion chamber inside the casing the turbine impeller is installed on bearings with secured cutter. In the front part of the device UHF emitters are installed, they are power supplied by the current source made as toroidal transformer.

EFFECT: increased quality and productivity.

4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач.The invention relates to electrical engineering and can be used to remove ice from the wires of overhead power lines.

Известно устройство для удаления гололеда с провода линии электропередач (RU 2470434 от 20.12.2012, Бюл. 35), которое содержит корпус, выполненный с возможностью установки его на провод. Также оно снабжено средствами передвижения и удаления льда. Средство передвижения выполнено в виде камеры, заполненной карбидом кальция с возможностью обеспечения контакта с увлажненным льдом, находящимся на проводе. Для уменьшения сил трения между элементами устройства и обледеневшим проводом создается газовая смазка за счет ацетилена, которая образуется при химической реакции в результате взаимодействия карбида с водой. Для создания силы передвижения устройства используется реактивная сила, возникающая от воспламенения ацетилена поджигающим устройством, установленным в задней части устройства. При удалении льда с провода используется теплота, выделяемая в результате химической реакции и горения ацетилена.A device for removing ice from a wire of a power line (RU 2470434 from 12.20.2012, Bull. 35), which contains a housing made with the possibility of installing it on a wire. It is also equipped with vehicles for moving and removing ice. The vehicle is made in the form of a chamber filled with calcium carbide with the possibility of contact with moist ice located on the wire. To reduce the friction forces between the elements of the device and the icy wire, a gas lubricant is created due to acetylene, which is formed during a chemical reaction as a result of the interaction of carbide with water. To create the force of movement of the device, a reactive force is used, arising from the ignition of acetylene by the ignition device installed in the rear of the device. When removing ice from a wire, the heat generated by the chemical reaction and combustion of acetylene is used.

Недостатком данного устройства является его низкая эффективность из-за высокой теплоемкости льда, что требует значительного времени для его расплавления, а его работа не гарантирует полного удаления гололеда с провода линии электропередач.The disadvantage of this device is its low efficiency due to the high heat capacity of the ice, which requires considerable time for its melting, and its operation does not guarantee complete removal of ice from the wire of the power line.

Задачей заявленного изобретения является повышение эффективности удаления гололеда с провода линии электропередач.The objective of the claimed invention is to increase the efficiency of removing ice from a wire of a power line.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, состоит в увеличении производительности работы устройства и повышения качества удаления гололеда.The technical result achieved by solving the problem is to increase the productivity of the device and improve the quality of removal of ice.

Известно, что обычно передача тепла осуществляется за счет конвекции, теплопроводности и излучения. Отсюда неизбежен температурный градиент от поверхности в глубину материала, причем тем больший, чем меньше теплопроводность. С помощью СВЧ-энергии можно не только равномерно нагревать материал по его объему, но и получать по желанию любое заданное распределение температур. Это свойство, а так же высокий КПД СВЧ-излучения по сравнению с традиционными нагревательными приборами (разогрев происходит без обмена теплом с различными средами) позволит не только более эффективно расплавить верхний слой гололеда, но и размягчить по всей его толщине, т.к. повышение температуры льда уменьшает его прочность, что в свою очередь облегчит работу фрезы. Кроме этого, равномерный нагрев и льда и провода вследствие существенно меньшей по сравнению со льдом теплоемкости металлического провода приведет к его большему разогреву, а значительная разница в коэффициентах теплового линейного расширения льда и провода - к появлению деформаций сдвига между поверхностями провода и контактирующих с ним слоев льда, т.е. к уменьшению адгезии между ними. Это также будет способствовать повышению эффективности удалению гололеда с провода линии электропередач.It is known that usually heat transfer is due to convection, heat conduction and radiation. Hence the temperature gradient from the surface to the depth of the material is inevitable, and the greater the less the thermal conductivity. Using microwave energy, it is possible not only to uniformly heat the material by its volume, but also to obtain any desired temperature distribution if desired. This property, as well as a high efficiency of microwave radiation in comparison with traditional heating devices (heating occurs without exchanging heat with various media) will allow not only to more efficiently melt the top layer of ice, but also soften it over its entire thickness, because an increase in ice temperature reduces its strength, which in turn will facilitate the operation of the cutter. In addition, uniform heating of both ice and wire due to the significantly lower heat capacity of the metal wire compared to ice will lead to its greater heating, and a significant difference in the coefficients of linear thermal expansion of ice and wire will cause shear deformations between the surfaces of the wire and the layers of ice in contact with it , i.e. to a decrease in adhesion between them. It will also help improve the efficiency of removing ice from the wires of the power line.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.The essential features characterizing the invention.

Ограничительные: Устройство для удаления гололеда с провода линии электропередач, содержащее корпус, выполненный с возможностью его установки на провод, снабженный средствами передвижения и удаления льда, средство передвижения выполнено в виде контейнера, заполненного карбидом кальция и обеспечивающего его контакт с увлажненным льдом провода, для создания силы передвижения устройства используется реактивная сила, возникающая от воспламенения ацетилена, образующегося при химической реакции в результате взаимодействия карбида с водой, а для удаления гололеда с провода используется теплота, выделяемая в результате химической реакции и горения ацетилена, для воспламенения которого в задней части корпуса установлено поджигающее устройство.Restrictive: A device for removing ice from a wire of a power line, comprising a housing configured to be mounted on a wire equipped with means of transportation and removal of ice, the vehicle is made in the form of a container filled with calcium carbide and making it contact with moistened ice of the wire, to create the force of movement of the device uses a reactive force arising from the ignition of acetylene, which is formed during a chemical reaction as a result of the interaction of carbide with water minutes, and for the removal of ice from the wire used heat released by a chemical reaction and combustion of acetylene, in which for igniting the rear casing is set igniter.

Отличительные: В корпусе устройства на подшипниках установлено рабочее колесо турбины с закрепленной на ней фрезой, а поджигающее устройство установлено в камере сгорания, расположенной перед колесом турбины, в передней части устройства установлены излучатели СВЧ, для питания которых используется источник электрического тока, выполненный в виде тороидального трансформатора.Distinctive: A turbine impeller with a milling cutter mounted on it is mounted on bearings in the device’s case, and an ignition device is installed in a combustion chamber located in front of the turbine’s wheel; microwave emitters are installed in the front part of the device, which are powered by a toroidal electric current source transformer.

Изобретение реализуется следующим образом.The invention is implemented as follows.

Устройство перед началом его работы заправляют карбидом кальция, который в измельченном виде засыпают в расположенный внутри устройства контейнер с эластичными боковыми и проницаемыми для веществ в измельченном состоянии днищевыми стенками. Установленные в передней части устройства излучатели СВЧ за счет источника питания, выполненного в виде тороидального трансформатора тока, начнут расплавлять и ослаблять гололед, намерзший на проводе. Образовавшаяся вода через проницаемое дно контейнера вступит в химическую реакцию с карбидом кальция, в результате которой начнут выделяться теплота и ацетилен. Благодаря установленному в носовой части уплотняющему устройству, выполненному в виде раскрывающейся диафрагмы (например, по принципу раскрывающегося зонта) с подпружиненными пластинками, что позволяет отслеживать неровности поверхности гололеда, ацетилен будет собираться в камере сгорания, расположенной перед колесом турбины, где при помощи поджигающего устройства в виде запальной свечи он воспламеняется. В результате этого в камере сгорания возникнет область высокого давления, под действием которой продукты сгорания, образовавшиеся вода и фрагменты разрушенного гололеда устремятся в область пониженного давления. Часть энергии этого потока приведет к возникновению реактивной силы, необходимой для передвижения устройства по проводу, а часть затратится на вращение рабочего колеса турбины внутри корпуса устройства с установленной на ней фрезой, предназначенной для разрушения оставшегося на проводе льда. Рабочее колесо турбины установлено в корпусе устройства при помощи подшипников. Для компенсации крутящего момента, возникающего от взаимодействия фрезы с остатками гололеда, а также для обеспечения устойчивого положения устройства относительно провода, т.е. исключения непосредственного контакта фрезы с проводом, в задней части корпуса устройства установлены два ряда подпружиненных роликов. Для остановки устройства на нем установлены концевики, обеспечивающие срабатывание механического тормоза. Торможение вызовет выработку всего объема воды в контейнере, что приведет к прекращению химической реакции, т.е. выделению ацетилена.Before starting its operation, the device is charged with calcium carbide, which, when ground, is poured into a container with elastic side walls and permeable to substances in the ground state, which are permeable to substances in the ground state. Microwave emitters installed in the front of the device due to a power source made in the form of a toroidal current transformer will begin to melt and weaken the ice that is frozen on the wire. The water formed through the permeable bottom of the container will enter into a chemical reaction with calcium carbide, as a result of which heat and acetylene will begin to be released. Thanks to the sealing device installed in the bow, made in the form of a drop-down diaphragm (for example, according to the principle of a drop-down umbrella) with spring-loaded plates, which allows tracking irregularities of the ice surface, acetylene will be collected in the combustion chamber located in front of the turbine wheel, where, using the ignition device, in the form of a glow plug, it ignites. As a result of this, a high-pressure region will appear in the combustion chamber, under the influence of which the combustion products, water formed and fragments of the destroyed ice will rush to the low-pressure region. Part of the energy of this flow will cause the reactive force necessary to move the device along the wire, and part will be spent on rotating the turbine impeller inside the device body with a milling cutter installed on it, designed to destroy the ice remaining on the wire. The impeller of the turbine is installed in the housing of the device using bearings. To compensate for the torque resulting from the interaction of the cutter with the remains of ice, as well as to ensure a stable position of the device relative to the wire, i.e. excluding direct contact of the cutter with the wire, two rows of spring-loaded rollers are installed in the rear of the device body. To stop the device, limit switches are installed on it, which ensure the operation of the mechanical brake. Braking will cause the production of the entire volume of water in the container, which will lead to the cessation of the chemical reaction, i.e. the release of acetylene.

Изобретение поясняется графически, где: на фиг. 1 показано продольное сечение устройства; на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1.The invention is illustrated graphically, where: in FIG. 1 shows a longitudinal section of a device; in FIG. 2 is a section along AA in FIG. one; in FIG. 3 is a section along BB in FIG. one; in FIG. 4 is a section BB in FIG. one.

Устройство 1 заправляют карбидом кальция в контейнер 2, после этого его устанавливают на провод 3. Контейнер имеет эластичные боковые стенки 4 и проницаемые днищевые стенки 5 (фиг. 1). В передней части устройства установлены излучатели СВЧ 6, которые посредством токопроводов 7 соединены с источником питания 8, после включения которого верхний слой гололеда 9 расплавится и снизятся его прочностные характеристики. Образовавшаяся вода через проницаемое дно 5 контейнера 2 вступит в химическую реакцию с карбидом кальция. Благодаря уплотняющему устройству 10 выделяющийся ацетилен будит собираться в камере сгорания 11, где при помощи запальной свечи 12 он воспламеняется. Образовавшиеся продукты сгорания, вода и фрагменты разрушенного гололеда 13 устремятся в область пониженного давления 14 (фиг. 1). Рабочее колесо турбины 15, установленной в корпусе 1 при помощи подшипников 16, с установленной на колесе фрезой 17 начнут вращаться (фиг. 1, 2, 4). В задней части корпуса устройства 1 установлены два ряда подпружиненных роликов 18 (фиг. 1, 3).The device 1 is charged with calcium carbide in the container 2, after which it is installed on the wire 3. The container has elastic side walls 4 and permeable bottom walls 5 (Fig. 1). Microwave emitters 6 are installed in the front of the device, which are connected to a power source 8 through current leads 7, after which the upper layer of ice 9 is melted and its strength characteristics decrease. The resulting water through a permeable bottom 5 of the container 2 will enter into a chemical reaction with calcium carbide. Thanks to the sealing device 10, the released acetylene wakes up in the combustion chamber 11, where it is ignited using the glow plug 12. The resulting combustion products, water and fragments of the destroyed ice 13 will rush to the low pressure region 14 (Fig. 1). The impeller of the turbine 15, mounted in the housing 1 using bearings 16, with the cutter 17 mounted on the wheel will begin to rotate (Fig. 1, 2, 4). In the rear part of the housing of the device 1, two rows of spring-loaded rollers 18 are installed (Figs. 1, 3).

Концевики для срабатывания механического тормоза на чертежах не показаны.Limit switches for the operation of a mechanical brake are not shown in the drawings.

Claims (1)

Устройство для удаления гололеда с провода линии электропередач, содержащее корпус, выполненный с возможностью его установки на провод, снабженный средствами передвижения и удаления льда, средство передвижения выполнено в виде контейнера, заполненного карбидом кальция и обеспечивающего его контакт с увлажненным льдом провода, для создания силы передвижения устройства используется реактивная сила, возникающая от воспламенения ацетилена, образующегося при химической реакции в результате взаимодействия карбида с водой, а для удаления гололеда с провода используется теплота, выделяемая в результате химической реакции и горения ацетилена, для воспламенения которого в задней части корпуса установлено поджигающее устройство, отличающееся тем, что в корпусе устройства на подшипниках установлено рабочее колесо турбины с закрепленной на ней фрезой, а поджигающее устройство установлено в камере сгорания, расположенной перед колесом турбины, в передней части устройства установлены излучатели СВЧ, для питания которых используется источник электрического тока, выполненный в виде тороидального трансформатора. A device for removing ice from a wire of a power line, comprising a housing configured to be mounted on a wire equipped with vehicles for moving and removing ice, the vehicle is made in the form of a container filled with calcium carbide and making it contact with moistened ice of the wire to create a force of movement The device uses a reactive force arising from the ignition of acetylene, which is formed during a chemical reaction as a result of the interaction of carbide with water, and to remove ice from the wire uses heat generated as a result of a chemical reaction and combustion of acetylene, for ignition of which an ignition device is installed in the rear of the case, characterized in that the impeller of the turbine is mounted on bearings with a milling cutter mounted on it, and the ignition device is installed in a combustion chamber located in front of the turbine wheel, microwave emitters are installed in front of the device, for the supply of which an electric current source is used, made in the form of a toroidal transformer.

Images