CN102832570A - 一种大截面扩径导线卡线器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大截面扩径导线卡线器，涉及输电线路施工机具和施工技术领域。该卡线器特别适用于大截面支撑型高密度聚乙烯型线扩径导线及疏绕型圆线同心绞铝导线等的张力架线施工中的锚固连接，同时，也可用于更大截面四层圆线同心绞铝导线的锚固连接。本发明卡线器锚固时的承载能力大，没有滑移，且导线被夹持部位的结构无变形，表面无压痕；卡线器的重量减轻，便于高空作业；良好的夹持性能为大截面扩径导线的锚固连接提供了安全可靠保障，解决了架线施工中扩径导线夹紧工器具缺乏的一大难题。

Description

一种大截面扩径导线卡线器

技术领域

本发明属于输电线路施工机具及施工技术领域，具体涉及一种大截面扩径导线卡线器。

背景技术

对于电压等级高、输电容量大、高海拔地区等耐电晕性能有特殊要求的输电线路，在同样满足输电容量和线路工程要求的前提下，采用大截面、直径扩大的新型结构导线，可减少导线的总重量和导线分裂数；减少铁塔荷载和结构重量，降低线路的工程造价。在架线过程中，经常采用导线在空中压接的方式，导线夹紧工作要在空中完成，这样，对卡线器的要求更高，可见卡线器的使用性能对架线质量起着非常重要的作用。

根据导线卡线器的特定工作条件及要求，目前国内外导线卡线器的结构分两类，一类是钳口型导线卡线器，有钳口不挂胶和挂胶两种；另一类是楔型导线卡线器，在国内一般用在光纤等施工中。我国圆线同心绞导线普遍采用这种钳口不挂胶的卡线器，目前有多项专利，如：专利号为CN200980159448.5，发明名称为“卡线器”的发明专利申请，提供一种在拉线作用中操作性良好且拉线作用时不对线状体增加多余的负荷而能将线状体钳持的卡线器。其技术方案为：卡线器包含固定端卡线部和可动端卡线部，使可动端卡线部进行进退移动的第一动作部、和通过连接杆与第一动作部连接的第二动作部的各自一端，分别以可自由转动的方式安装在本体上，第一动作部的另一端以可自由转动的方式安装在连接杆的一端，而第二动作部的另一端则以可自由转动的方式安装在连接杆的中部，通过对连接杆的另一端以与固定端和可动端卡线部大致平行的方向进行牵引，使连接杆、第二动作部以及第一动作部联动，并使可动端卡线部相对固定端卡线部向前移动。

申请号为CN201120108487.7，发明名称为“卡线器”的实用新型专利，公开了一种卡线器，包括形成卡线器四连杆结构主体的主板、连板、拉臂、主板右边的横向通槽、拉环、下钳口和上钳口，主板中段有一段圆弧通槽；上钳口的背部偏左位置铰接在连扳上，右端头通过一个销轴卡接在所述主板的圆弧通槽中；圆弧通槽的方向和弧度应保证上钳口始终与下钳口的沿口平行；拉臂上设有一弹簧支架，该弹簧支架上安装有一个使卡线器能自动复位的弹簧。这种卡线器上下钳口的沿口在任何状态下都一直保持着互相平行的状态。

另有申请号为CN200920070588.2，发明名称为“一种卡线器”的实用新型专利，其技术方案为挂胶导线卡线器，卡线器包括卡线器本体，卡线器本体包括连板、拉环、上钳口、下钳口、主板、拉臂、保险钩，主板与下钳口由三个销轴连接，连板与下钳口由销轴连接；连板、上钳口、保险钩的一端由销轴连接；连板和主板由销轴连接；上钳口、下钳口在用于线的两个面上设有∪形的卡线凹腔，卡线凹腔的内表面设有波浪形的凹凸点。

上述专利均适用于直径较小的三层及以下圆线同心绞普遍导线，图5为三层圆线同心绞铝导线横截面图，这种卡线器不能用于扩径导线的夹紧连接，存在的主要问题是：1.钳口长度过短，超出扩径导线允许的检验应力；2.钳口平行度差，局部应力过于集中；3.钳口表面设计有防滑纹或与导线表面相同的螺旋线，必然会损伤导线表面；4.夹持导线的拉断力小于额定拉断力的50％(标准值为额定拉断力的90％)；5.上下钳口与导线为三点接触，不适用扩径导线；6.钳口表面挂胶易脱落，造成卡线器滑落。上述问题会使扩径导线截面严重变形；表层受损或断线；握紧力降低；导线拉断力严重不达标等，甚至会出现导线从卡线器中滑脱而造成架线施工的重大人身伤亡事故，因此，对于这种特殊结构的大截面扩径导线而言，必须设计专用的卡线器。

由于DL5009.2《电力建设安全工作规程第2部分：架空电力线路》和DL/T 875《输电线路施工机具设计、试验基本要求》电力行业标准规定，施工中导线卡线器不应有滑移、不应损伤导线。而普通圆线同心绞铝导线卡线器不能满足扩径导线的使用要求，施工中通常情况下不同的导线结构和线径配有专用的卡线器，该扩径导线卡线器通过对卡线器结构平衡力系、钳体形状、钳口长度、钳口最大开度、钳口两端坡口等结构参数的优化设计，使卡线器及导线达到了较理想的受力状态，在保证握力的同时卡线器不滑移、不损伤导线，为扩径导线提供了一种安全可靠的锚固工器具。

按照相关标准规定，大截面扩径导线卡线器应满足以下性能要求：

1)在额定载荷作用下导线应无压痕、无变形无相对滑移；

2)在1.25倍额定载荷作用下，导线应无压痕、无变形(无压扁，表面无滑痕和鸟巢状变形)；

3)在2倍额定载荷作用下，卡线器无明显相对滑移，卸载后卡线器应装、拆自如；

4)安全系数应不小于3。

发明内容

本发明目的在于提供一种大截面扩径导线卡线器，特别适用于大截面支撑型高密度聚乙烯扩径导线及疏绕型圆线同心绞铝导线等(以下简称扩径导线)的张力架线施工，同时，也可用于更大截面四层圆线同心绞铝导线(以下简称普通导线)的锚固连接，本发明通过一种大截面扩径导线卡线器结构的优化设计，提供了一种架线施工用大截面扩径导线与锚固受力系统连接的夹紧装置，起到了扩径导线工作状态下张紧力的传递作用。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：

一种大截面扩径导线卡线器，所述卡线器为四连杆结构，包括平行设置且铰接于C点的上夹板和定压板，与所述上夹板铰接于D点、与所述定压板铰接于E点的动压板，铰接于B点的拉板和拉环，所述拉板与动压板之间铰接于A点；所述定压板的右侧设有沿厚度方向贯通的滑槽，所述拉板和拉环的铰接点可于所述滑槽两端点之间滑动；其改进之处在于：

所述铰接点A与滑槽远端点之间的距离为L₁，所述铰接点A和E之间的距离为L₂，铰接点E与滑槽远端点之间的水平距离为L₃，则：

L₁＝(7.10～7.14)d；

L₂＝(7.68～7.72)d；

L₃＝(11.30～11.34)d；

d为导线直径；

所述上夹板和定压板的内表面各设有光滑的钳口夹紧圆弧面，所述圆弧面的两端设有坡度段和圆弧过渡段。

本发明的又一优选技术方案为：所述钳口夹紧圆弧面的圆弧深度h≥16mm，圆弧面的圆弧角α≥152°。

本发明的又一优选技术方案为：所述圆弧面坡度段的坡度γ≥10°，坡度段长度≥30mm。

本发明的又一优选技术方案为：所述上夹板和定压板的长度L＝[(9.23-9.27)d-20]mm，所述上夹板和定压板之间的最大间距≤1.05d。

本发明的又一优选技术方案为：所述上夹板和定压板的安装平行度≤0.3mm。

本发明的又一优选技术方案为：所述拉板上设置扭簧。

本发明的又一优选技术方案为：所述拉板和拉环的铰接点靠近滑槽远端点时，卡线器处于卸载状态；所述拉板和拉环的铰接点靠近滑槽近端点时，卡线器处于夹紧状态。

由于采用了上述技术方案，本发明不但解决了900mm²及以上大截面各种特殊结构扩径导线的锚固连接问题，也适用于更大截面四层以上普通导线的锚固连接，与现有卡线器相比，本发明的有益效果包括：

1.锚固时的承载能力大，没有滑移，且导线被夹持部位的结构无变形，钳口表面为光滑圆弧面，故导线表面无压痕；

2.连杆机构的杠杆比L₁、L₂和L₃设计合理，适用扩径导线结构形式的范围宽泛，夹持性能好；

3.上下钳口的平行度好，上夹板和定压板之间的平行偏差小于0.3mm，导线表面与钳口始终保持足够的接触受力面积，且钳口两端设有坡度段和圆弧过渡段，不会产生夹紧状态下的应力集中；

4.结合导线及钳口材料特性，钳口采取光滑表面设计，其表面热处理及粗糙度要求定位准确，设计合理；

5.在采用特殊高强钢的前提下，每一个部件进行了结构优化设计，使卡线器的重量减轻，便于高空作业；

6.良好的夹持性能为大截面扩径导线的锚固连接提供了安全可靠保障，解决了架线施工中扩径导线夹紧工器具缺乏的一大难题。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是卡线器适用扩径导线横截面结构示意图形式一；

图2是卡线器适用扩径导线横截面结构示意图形式二；

图3是卡线器适用扩径导线横截面结构示意图形式三；

图4是卡线器适用扩径导线横截面结构示意图形式四；

图5为三层圆线铝导线横截面结构示意图；

图6为卡线器工作状态(在输电线路张力架线施工中应用)示意图；

图7是卡线器结构(最小开口位置)示意图；

图8是卡线器主要结构参数示意图；

图9是上、下夹板钳口结构示意图；

图10是钳口夹紧大截面扩径导线结构型式示意图；

附图标记：

1-导线，2-卡线器，3-上夹板，4-定压板，5-拉环，6-拉板，7-弹簧夹紧部件，8-动压板，9-滑槽；

A、B、C、D、E连杆机构铰接点；

L1、L2、L3铰接点之间距离；

H最大开口距离；

γ上下夹板坡度；

C钳口接触面玄长；

R圆弧半径；

h圆弧深度；

α圆弧角。

具体实施方式

下面结合实例对本发明进行详细的说明。

本专利合理的杠杆式连杆机构的承载力系及钳口与扩径导线最佳的接触面配合技术，提供了一种适合扩径导线锚固，并符合施工标准要求的卡线器。

图1至图4为本发明适用的不同形式扩径结构的导线横截面示意图。图1扩径导线内圈全部抽空，钢芯用绝缘材料包裹，再以十字形高密度聚乙烯支撑两层铝单线；图2和图3扩径导线的中层铝线按比例抽股，结构松散，受力不均。图4为另一形式扩径导线。由于导线表面的接触力不能均匀的传递，导线的抗拉力减小，受压部位容易变形，加之导线直径和额定工作载荷是前所未有的，本发明技术主要是合理解决这种卡线器正压力与摩擦力之间；滑移量与导线损伤；负载与重量的固有矛盾。通过连杆机构铰节点之间的杠杆比L1∶L2∶L3(杠杆力系)与钳口形状及参数合理匹配，使其受力系统处于最佳状态，达到在保证握力的同时不滑移、不损伤导线的结果。

图5为普通三层铝导线横截面结构示意图。

卡线器是放线、断线、紧线、附件安装等架线施工中，被架设导线需要锚固时必须的连接类工器具，用于被架设导线任何部位的各类临锚和紧线承拉的张紧系统中。图6为扩径导线卡线器在输电线路张力架线施工中，夹紧导线时的工作状态示意图。卡线器在锚固系统中要承担着25％以上导线拉断力的传递。施工中，将卡线器及锚线绳(牵引绳)与扩径导线相连接，使导线的张力传递给锚绳，实现收放导线，调整导线弧垂、导线对接，附件安装及更换导线等。

图7为扩径导线卡线器结构示意图，该结构为杠杆连杆式机构，其卡线器主要由上夹板3、定压板4、拉环5、拉板6、弹簧夹紧部件7和动压板8。定压板4设有滑槽9，滑槽9沿卡线器厚度方向贯通，滑槽9有2个端点，靠近定压板4边缘的端点定义为滑槽9的远端点，靠近定压板4内部的端点定义为滑槽9的近端点。该机构由拉环5施加以外力，在夹紧扩径导线1过程中，外力为受力系统的拉力，拉力通过拉板6传力至动压板8、上夹板3、导线1及定压板4。由于杠杆作用，使上下夹板产生大于拉力的夹紧力，在夹紧力的作用下，扩径导线与上下夹板产生摩擦力，克服导线的拉力，不使导线滑出，达到夹持住导线的目的，此时，拉环5与拉板6的铰接点B位于靠近滑槽9近端点的位置，卡线器处于最小开口状态。在卡线器2拆卸时，外力为工作人员给予拉环5的推力，推力通过拉板6传力至动压板8，使拉环5沿定压板4上的水平槽移动，推动拉板6与动压板8以E点为轴心转动，同时动压板8带动上夹板3上移，钳口被打开，此时，拉环5与拉板6的铰接点B位于靠近滑槽9远端点的位置，卡线器处于最大开口状态。

卡线器2的拉板6上装有特制扭簧7，能保证在没有外力作用时，产生更有效的预夹紧力。使用时只须推动B点，夹板张开，将导线1放置于夹板中，松开卡线器2，在扭簧7的作用下，上下夹板即可夹住导线1，当施加以外力后，由于是杆杠连杆式机构，随着拉力的增大，摩擦力也越来越大，从而实现卡线器2的功能。

图8为卡线器主要结构参数示意图，本发明考虑导线结构及参数及对卡线器额定载荷(放紧线张力)、使用性能要求等因素，根据扩径导线与普通导线的结构差别大、额定工作载荷大的特点进行设计。为此，本专利采取具体技术方案如下：

1)合理设计调整力系的配比

上夹板3在D点通过铰链与动压板8联接，C点在定压板4的弧形滑槽内滑动。上夹板3与定压板4的圆弧面共同夹紧导线，这时导线的拉力由上下夹板与导线的两个接触面所产生的摩擦力来承受，为保证上夹板在整个机构运动中保持平动，将定压板4上圆弧槽对上夹板的约束反力与水平线的夹角为一范围定值52.90°～52.94°；连杆机构铰节点B、A、E之间的距离L1、L2、L3为一组定长。

2)适度增加钳口长度

按照标准规定卡线器的钳口长度L≥6.5d-20mm设计不能满足工程要求，本发明经过多次设计——试验——研究，得到扩径导线卡线器钳口长度(L)的选择应为：L≥9.25d-20mm，增加钳口长度是提高钳口的夹持力，降低导线局部接触应力最有效的措施之一，但是，卡线器是一个杠杆连杆式机构，为保证在夹紧导线时个连杆间的平衡，卡线器体积必须增大，若钳口过长卡线器重量过大，给高空作业带来很大困难，反之，则损伤导线，降低导线的额定拉断力。因此，钳口长度是导线与接触面的摩擦力产生的接触应力应大于钳口的夹持力即合理的平衡状态下对应的最小值。

3)确定合理的钳体最大开口

卡线器2上下夹板最大开口首先根据扩径导线的直径定位，为导线方便放入、取出留有最小的间隙，然后，在此基础上设计机构力系的平衡。通常最小间隙不大于2mm。

4)钳口两端坡口设计

由结构决定，卡线器在工作状态下，上下夹板与外力作用线有一定的夹角，其垂直分力在钳口端部会对导线产生应力集中，为防止损伤或切断铝线，上下夹板两端部必须设计足够长的坡度和光滑的圆弧过渡，其坡度为1.00∶5.67，且坡口长度≥30mm。

图9为上下夹板钳口结构参数示意图，本发明增大钳口与扩径导线的包容量，即加大槽深和钳口圆弧包角。导线被夹线后钳口间必须有一定的空隙，避免受力过程中上夹板压紧定压板，导线滑移。所以槽深应小于导线半径。同时上下夹板钳体形状均采用和扩径导线外表面相贴合的圆弧面，使上下夹板夹紧导线时和导线啮合在一起，其圆形面的包容面越大越好，但应以上下钳口夹紧时不碰为原则，将钳口对导线1的挤压应力降低到最小值。

图10为钳口夹紧大截面扩径导线结构示意图，此图为卡线器夹紧导线状态下，卡线器与导线表面接触状态，此时，导线与上夹板3和定压板4的光滑圆弧表面相贴合。

此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。

Claims (7)

1.一种大截面扩径导线卡线器，所述卡线器为四连杆结构，包括平行设置且铰接于C点的上夹板(3)和定压板(4)，与所述上夹板(3)铰接于D点、与所述定压板(4)铰接于E点的动压板(8)，铰接于B点的拉板(6)和拉环(5)，所述拉板(6)与动压板(8)之间铰接于A点；所述定压板(4)的右侧设有沿厚度方向贯通的滑槽(9)，所述拉板(6)和拉环(5)的铰接点可于所述滑槽(9)两端点之间滑动；其特征在于：

所述铰接点A与滑槽(9)远端点之间的距离为L₁，所述铰接点A和E之间的距离为L₂，铰接点E与滑槽(9)远端点之间的距离为L₃，则：

L₁＝(7.10～7.14)d；

L₂＝(7.68～7.72)d；

L₃＝(11.30～11.34)d；

d为导线直径；

所述上夹板(3)和定压板(4)的内表面各设有光滑的钳口夹紧圆弧面，所述圆弧面的两端设有坡度段和圆弧过渡段。

2.如权利要求1所述的一种大截面扩径导线卡线器，其特征在于所述钳口夹紧圆弧面的圆弧深度h≥16mm，圆弧面的圆弧角α≥152°。

3.如权利要求1所述的一种大截面扩径导线卡线器，其特征在于所述圆弧面坡度段的坡度γ≥10°，坡度段长度≥30mm。

4.如权利要求1所述的一种大截面扩径导线卡线器，其特征在于所述上夹板(3)和定压板(4)的长度L＝[(9.23-9.27)d-20]mm，所述上夹板(3)和定压板(4)之间的最大间距≤1.05d。

5.如权利要求1所述的一种大截面扩径导线卡线器，其特征在于所述上夹板(3)和定压板(4)的安装平行度≤0.3mm。

6.如权利要求1所述的一种大截面扩径导线卡线器，其特征在于所述拉板(6)上设置扭簧(7)。

7.如权利要求1所述的一种大截面扩径导线卡线器，其特征在于所述拉板(6)和拉环(5)的铰接点靠近滑槽远端点时，卡线器处于卸载状态；所述拉板(6)和拉环(5)的铰接点靠近滑槽近端点时，卡线器处于夹紧状态。

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