CN101561015B - 一种万向节及利用其实现的设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种万向节及利用其实现的设备。该万向节包括至少两个转动环，至少一个关节以及至少四个转动销钉，其中：所述关节的一端与第一转动环通过嵌入的相隔一定角度的两个转动销钉相连；所述关节的另一端与第二转动环通过嵌入的相隔一定角度的另两个转动销钉相连；其中，所述一定角度的选值范围包括：180度，所述关节的一端的两个转动销钉与所述关节的另一端的另两个转动销钉平行。本发明实施例提供的万向节在避免自锁现象的同时，有效保护了转动销钉。

Description

一种万向节及利用其实现的设备

技术领域

本发明涉及万向节技术领域，尤其涉及一种万向节及利用其实现的设备。 

背景技术

海底光缆通讯系统一般包括路基设备、海缆以及海底设备。海缆由海底设备连接。其中，海底设备可以包括中继器(Repeater)、分支器(Branching unit)以及均衡器(Equalizer unit)。为了满足施工要求，这些海底设备一般包括：弯曲限制器部分、万向节以及钢直部分。万向节在弯曲限制器部分以及钢直部分之间，其内部储存有尾缆。万向节的主要作用是便于施工，传递海缆拉力，同时保护尾缆。为了符合施工场景，万向节的弯曲角度应大于等于特定的角度。 

发明人在研究过程中，发现现有万向节有如下缺点：万向节向受力方向弯曲时，万向节的转动销钉在拉力作用下会与转孔边缘相接触，并且，转动销钉与转孔边缘之间会产生摩擦力，在摩擦力的作用下，转孔边缘会刮到转动销钉的表面镀层，导致转动销钉受到严重的海水腐蚀。因此，现有万向节无法在避免自锁现象的同时，很好地保护转动销钉。 

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种万向节以及利用其实现的设备，以在避免自锁现象的同时，能够很好保护转动销钉。 

一种万向节，所述万向节包括至少两个转动环，至少一个关节以及至少四个转动销钉，其中： 

所述关节的一端与第一转动环通过嵌入的相隔一定角度的两个转动销钉相连； 

所述关节的另一端与第二转动环通过嵌入的相隔一定角度的另两个转动销钉相连； 

其中，所述一定角度的选值范围包括：180度，所述关节的一端的两个转动销钉与所述关节的另一端的另两个转动销钉平行； 

所述万向节还包括第三转动环，另一个关节以及另四个转动销钉；所述第二转动环以及第三转动环分别位于所述第二关节的两侧，通过嵌入的另四 个转动销钉与所述第二关节相连，围绕所述第二转动环的四个转动销钉呈十字形分布。 

一种设备，所述设备包括所述的万向节，所述万向节用于连接所述设备的第一器件以及第二器件。 

可以看出，本发明实施例提供的万向节在受到外力时，关节或者转动环可以绕转动销钉转动，从而使万向节向受力方向弯曲。本发明实施例提供的万向节具有至少两个可以转动的位置，进而能够更紧密地绕在施工轮毂上，避免了自锁现象，同时，转动销钉嵌入孔中，其表面镀层不会受到刮伤，有效保护了转动销钉。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为具有万向节的海底设备； 

图2为万向节在海底设备施工时的作用示意图； 

图3为固定了转动销钉的转动环或者关节的示意图； 

图4为快速给万向节增加转动环的示意图； 

图5为关节的变形示意图； 

图6为本发明实施例二万向节示意图； 

图7为转动环绕转动销钉转动示意图； 

图8为关节绕转动销钉转动示意图； 

图9为转动环绕y轴转动使万向节弯曲的剖面图； 

图10为关节绕z轴转动使万向节弯曲的剖面图； 

图11为图6所示万向节任意弯曲的示意图； 

图12为转动环外侧为八角形的万向节示意图； 

图13为转动销钉变形的万向节示意图； 

图14为图6中的万向节去掉第三子关节606以及第四子关节607后的示意图。 

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 

请参考图1所示，图1为具有万向节的海底设备。具体地，图1(a)为具有万向节的中继器或者均衡器，图1(b)为具有万向节的分支器。 

请参考图2，图2为万向节在海底设备施工时的作用示意图。海底设备的钢直部分201以及弯曲限制部分202可以通过万向节203的弯曲与施工轮毂204相切，并且，万向节的弯曲角度要大于等于图2中的角度β。 

本发明实施例一提供的万向节包括至少两个转动环、至少一个关节以及至少四个转动销钉，其中： 

关节的一端与第一转动环通过嵌入的相隔一定角度的两个转动销钉相连； 

关节的另一端与第二转动环通过嵌入的相隔一定角度的另两个转动销钉相连； 

其中，所述一定角度的选值范围包括：180度，所述关节的一端的两个转动销钉与所述关节的另一端的另两个转动销钉平行。 

上述的180度允许在规定范围内出现一定的误差。 

可以看出，本发明实施例的万向节在受到外力时，第一转动环会绕两个转动销钉转动一定的角度，通过关节的连带作用，第二转动环绕另两个转动销钉转动一定的角度，这样，至少有两处可以转动的位置避免了自锁现象。同时，由于转动销钉是嵌入关节与转动环的，转动销钉的表面镀层不会受到刮伤，有效保护了转动销钉。 

需要指出的是，万向节在弯曲时，关节可以相互接触，从而实现限位功能。 

本发明实施例一中的转动环的外侧可以及是圆形、椭圆形，还可以是八角形、正方形等多边形。转动环的内壁可以始终是圆形，或者根据外侧的形状适应性调整。 

转动销钉可以是圆柱体、球体、椎体等立体结构，也可以是由弹簧相连接的各种立体结构的组合。 

转动销钉可以通过焊接、胀接等方式固定于转动环或者关节上。请参考图3，图3为固定了转动销钉的转动环或者关节的示意图。其中，图3(a)、(b)为固定了转动销钉的转动环，图3(c)为固定了转动销钉的关节。当转动销钉固定于转动环上时，关节上要与固定在转动环上的转动销钉匹配的孔，以便固定在转动环上的转动销钉嵌入。当转动销钉固定于关节上时，转动环上要有与固定在关节上的转动销钉匹配的孔，以便固定在关节上的转动销钉嵌入。转动销钉还可以独自成一体，此时，转动环与关节上要有与转动销钉匹配的孔，以便转动销钉嵌入。 

为了提高施工效率，转动销钉头部还可以带有螺纹。请参考图4，图4为快速给万向节增加转动环的示意图。其中，401为钢直部分，402为弯曲限制器部分，403为本发明实施例的万向节，404为尾缆。转动销钉示意图是剖面图。 

关节可以由第一子关节与第二子关节组成。请参考图5，图5为关节的变形示意图。关节由第一子关节501与第二子关节502通过螺纹或者卡接组合而成。 

进一步地，转动销钉可以围绕转动环呈“十”字形分布，以增加关节以及转动环的个数。 

请参考图6，图6为本发明实施例二万向节示意图，可以包括： 

第一关节601、第二关节602、第一转动环603、第二转动环604、第三转动环605、第三子关节606、第四子关节607以及12个独自成一体的转动销钉(即转动销钉61～转动销钉612)。 

图6中的三个转动环上均每隔90度有一个孔，关节的每个挂耳上均有一个孔径与转动环上的孔的孔径相同的孔。这些孔均与转动销钉61～转动销钉 612相匹配。 

可选地，每个转动销钉顶部可以有一个卡环，用于防止转动销钉脱落。 

图6所示万向节的各部位的连接关系可以如下： 

将第一转动环603顶部与底部的孔分别与第一关节601左侧顶部与左侧底部的孔相对应，转动销钉61嵌入对应好的顶部的孔，转动销钉62嵌入对应好的底部的孔。 

将第二转动环604顶部与底部的孔分别与第一关节601右侧顶部与右侧底部的孔相对应，转动销钉63嵌入对应好的顶部的孔，转动销钉64嵌入对应好的底部的孔。 

将第二转动环604前部与后部的孔分别与第二关节602右侧前部与右侧后部的孔相对应，转动销钉65嵌入对应好的后部的孔，转动销钉66嵌入对应好的前部的孔。 

将第三转动环605前侧与后侧的孔分别与第二关节602左侧前部与左侧后部的孔相对应，转动销钉67嵌入对应好的后部的孔，转动销钉68嵌入对应好的前部的孔。 

第三子关节606左侧可以带有内螺纹，用于与弯曲限制器部分相连接，第四子关节607右侧可以带有外螺纹，用于与钢直部分相连接。 

将第一转动环603前侧与后侧的孔分别与第三子关节606右侧前部与右侧后部的孔相对应，转动销钉69嵌入对应好的后部的孔，转动销钉610嵌入对应好的前部的孔。 

将第三转动环605上侧与后侧的孔分别与第三子关节606左侧顶部与左侧底部的孔相对应，转动销钉611嵌入对应好的顶部的孔，转动销钉612嵌入对应好的底部的孔。 

转动环和关节可以根据海底设备的种类和/或施工要求优选地增加或者减少。 

图6所示万向节可以通过“十”字形布局的转动销钉向受力方向弯曲。万向节向受力方向弯曲是通过转动环或者关节绕转动销钉转动实现的。 

请参考图7，图7为转动环绕转动销钉转动示意图。 

图7中的坐标系为转动销钉的坐标系，参考图7中的坐标系，转动环可以绕y轴转动。 

请参考图8，图8为关节绕转动销钉转动示意图。 

将图7中的坐标系变换为图8中的坐标系，关节可以绕z轴转动。 

图6所示万向节利用图7中的坐标系，通过转动销钉603、转动销钉604以及转动销钉605绕y轴转动，可以向受力方向弯曲。请参考图9，图9为转动环绕y轴转动使万向节弯曲的剖面图，此时万向节弯曲到最大程度。在图9所示剖面图中，每个转动环在图9所示剖面图上会产生α度的弯曲，万向节最大弯曲角度为3α度，万向节在运动过程中的弯曲角度要大于等于3α度。 

需要指出的是，每增加一个转动环，可以使万向节的弯曲角度增加α度。 

图6所示万向节利用图8中的坐标系，通过关节601、关节602、第三子关节606、第四子关节607绕z轴转动，可以向受力方向弯曲。请参考图10，图10为关节绕z轴转动使万向节弯曲的剖面图。此时万向节弯曲到最大程度。在图10所示剖面图中，每个转动环弯曲的角度是α度，万向节最大弯曲角度是3α度，其在运动过程中的弯曲角度要大于等于3α度。 

上述转动环绕转动销钉转动或者关节绕转动销钉转动的限位由关节间的接触实现。在图6中，关节的挂耳斜度和圆角的设计用来实现限位。 

请参考图11，图11为图6所示万向节任意弯曲的示意图。其弯曲角度要大于等于3α度。图11中，万向节通过关节绕转动销钉转动实现向受力方向弯曲。若万向节自转90度，将通过转动环绕转动销钉转动实现向受力方向弯曲。 

图6中的转动环外侧也可以是多边形或者椭圆形。请参考图12，图12为转动环外侧为八角形的万向节示意图。 

图6中的转动销钉还可以如图13所示，图13为转动销钉变形的万向节示意图。 

图6中的万向节还可以单独使用，请参考图14，图14为图6中的万向节 去掉第三子关节606以及第四子关节607后的示意图，本发明实施例提供的万向节还可以连接其它部件，用于承担较大的拉力和实现万向转动功能。 

可以看出，本发明实施例提供的万向节在受到外力时，关节或者转动环可以绕转动销钉转动，从而使万向节向受力方向弯曲。多个转角会避免自锁现象，同时，转动销钉嵌入孔中，其表面镀层不会受到刮伤，有效保护了转动销钉。此外，本发明实施例提供的转动销钉结构紧凑，装配简单，提高了施工效率。 

本发明实施例还提供了一种设备，所述设备包括本发明实施例的万向节，所述万向节用于连接所述设备的第一器件以及第二器件。 

所述设备的万向节各部分的实现以及功能请参见本发明实施例一以及实施例二的描述。 

所述设备的类型可以包括：中继器、分支器或者均衡器。该设备可以集成在海底光缆通信系统中。 

所述设备可以参考图4所示，其中，第一器件可以包括图4中的钢直部分401，第二器件可以包括图4中的弯曲限制器部分402。 

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。 

以上对本发明所提供的一种万向节及利用其实现的设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。 

Claims (9)

1.一种万向节，其特征在于，所述万向节包括至少两个转动环，至少一个关节以及至少四个转动销钉，其中：

所述关节的一端与第一转动环通过嵌入的相隔一定角度的两个转动销钉相连；

所述关节的另一端与第二转动环通过嵌入的相隔一定角度的另两个转动销钉相连；

其中，所述一定角度的选值范围为180度，所述关节的一端的两个转动销钉与所述关节的另一端的另两个转动销钉平行；

所述万向节还包括第三转动环，另一个关节以及另四个转动销钉；所述第二转动环以及第三转动环分别位于第二关节的两侧，通过嵌入的另四个转动销钉与所述第二关节相连，围绕所述第二转动环的四个转动销钉呈十字形分布。

2.根据权利要求1所述的万向节，其特征在于，所述转动环的外形为圆形、椭圆形或者多边形。

3.根据权利要求1所述的万向节，其特征在于，所述转动销钉是圆柱体、球体、椎体，或者是所述圆柱体、所述球体或所述椎体的组合。

4.根据权利要求1所述的万向节，其特征在于，所述转动销钉固定于所述转动环或者所述关节上。

5.根据权利要求1所述的万向节，其特征在于，所述转动销钉表面有螺纹。

6.根据权利要求1所述的万向节，其特征在于，所述关节由通过螺纹或者卡接组合在一起的第一子关节以及第二子关节组合而成。

7.根据权利要求1所述的万向节，其特征在于，所述万向节还包括第一连接部件以及第二连接部件，所述第一连接部件用于使所述万向节与第一器件相连，所述第二连接部件用于使所述万向节与第二器件相连。

8.一种设备，其特征在于，所述设备包括如权利要求1至7任一项所述的万向节，所述万向节用于连接所述设备的第一器件以及第二器件。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述设备的类型包括：中继器、分支器或者均衡器。

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