CN105307967A - 用于高效绞车的改进型滑轮 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种用于绞车的改进型滑轮（2），与包含在入口部分（11）和出口部分（12）之间的绳索（1）的至少一部分接触，所述入口部分（11）连接于工作负载，所述出口部分（12）连接于最小或空张力；所述改进型滑轮（2）包括由周边支承件（3）形成的运动链。

Description

用于高效绞车的改进型滑轮

技术领域

本发明涉及一个运用在高效绞车上的改良版滑轮，该种绞车被用于通过牵引力来传递机械能，所述牵引力施加在与移动负载相连的绳索上。

背景技术

高效绞车有几项用途，抬升或者移动负载物，拖拉绳索来通过一根改装为卷绕方式的绳索传递能量。

近年来，用于传递能量的绞车在风能管理领域的使用，重要性日显。其中，与交流发动机和电力电子装置连接的绞车，用于从风中获取动能，并把产生的机械能转换成电能。

从与一个移动负载相连的绳索上重新获得机械能，依赖于一个运行的绞车的效能。对运行绞车来说，小比例的能量意味着移动的滑轮和绳索急剧升温。

从风中获取能量的过程需要使用高阻抗绳索。绳索的拉力由在横向风中飘荡的风筝的抬升产生。表面有绳索缠绕的滑轮或者绞盘，因绳索本身解开产生的力量发生旋转。绳索的机械张力与其从滑轮上解开舒张的速度，结合在一起产生出机械能。

表面有绳索缠绕的滑轮或者绞盘，因绳索本身解开产生的力量发生旋转。该过程中，绳索，与滑轮或者绞盘接触表面的摩擦力，使风的动能先被转换成机械能；然后通过与绞车相连的交流发电机，机械能被转换成电能。

在这个转换过程中，当滑轮接触面升温时，能量损失发生，绳索的内部温度升高，温度过高时会减弱机械性能。

传统的绞车由于其低效性，不适合传送大量的能量。高效能的绞车配备了高阻抗的绳索时，即便相对来说只是很小一部分能量的损失，都会造成严重的情况。例如，效能为97%、用于控制1.5兆瓦功率的一台绞车，会产生45千瓦的热量流，必须以适当的方式驱散，防止绳索升温过分剧烈。热量流主要来自绳索和滑轮之间的摩擦，连同产生了由旋转部件的轴承产生的损耗。

绳索内部的摩擦因不同线和穗（braids）的扭曲变形和相对位移而发生，这些线和穗构成绳索，被几何排列以相互刮擦。在另一方面，绳索与滑轮之间的摩擦力是绞车从绳索上获取能量的必要部分，而摩擦力是取决于绳索和滑轮之间的相对位移，该摩擦力需要减少到最小。

一种高效绞车的结构必须符合两点：绳索沿绞车移动受限于张力梯度，该张力梯度与依赖于组成绳索材料特性的畸变梯度相关联；所述绳索旋转多次缠绕在滑轮上，假定所述滑轮绕其纵轴旋转，必然转变为与所述主传输力的方向垂直，例如沿着所述滑轮的纵轴，以防止绳索的一部分（section）因重叠而产生不同弯曲。

WO2011121272公开了涉及第一点的应用，旨在于获得更均匀的畸变梯度，这样绳索压力小且遭受减弱效果。这个问题由两个共同穿透（co-penetrating）滑轮解决，其中一个滑轮，具有在绳索和绞盘之间的不连续接触表面。

FR1105165公开了涉及第二点的绞车结构，所述绞车包括有圆柱凹槽的滑车，所述凹槽的直径随着绳索上的不同形变状态而逐渐增加或减少，这样直径越大的凹槽与绳索的一部分接触，就会承受高度张紧状态，反之亦然。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有问题，通过提供一种用于高效绞车的改进型滑轮，有利于能量生产率提高，摩擦现象产生的能量损耗减少，并有利于绳索磨损减少。

本发明的上述及其他目的和优势，由下述描述，通过与所述绳索的一部分接触并在权利要求1中请求保护的改进型滑轮取得。所述绳索包含在连接工作负载的一端和具有最小或空张力的另一端之间，其特征在于其包括由周边支承件形成的运动链。本发明优选实施例和非常规变化是从属权利要求的保护主题。

所公开的权利要求是本发明说明书整体部分。

在不偏离本发明所公开的权利要求的范围下，可对所描述的进行多种变化和修改（例如与形状、大小、布置、具有等同功能的部分）。

参照附图，本发明通过一些作为非限制示例的优选实施例，将被更好地描述。

附图说明

图1示出了依据本发明连接于绳索的滑轮的轴侧投影视图，所述绳索包括周边支承件的运动链；

图2、2b，2c3示出了三个连接的相邻的铰接机构横向视图，涉及图1中滑轮的周边支承件；

图3、4、6、7示出了一部件的轴侧投影视图，该部件属于图1中连接于滑轮的每个周边支承件；图5示出了图4中所述部件的前视图；

图8示出了图1中滑轮的前视图；

图9示出了沿经图8中线IX-IX的平面，图1中滑轮的截面视图；

图10示出了属于图8的X部分的放大图；

图11示出了属于图9中XI部分的放大图；。

具体实施方式

参照图1，可留意的是一绳索1至少一部分是包含在入口部分11和出口部分12，其通过绕一滑轮2旋转三次来实现缠绕。

所述滑轮2由圆盘21构成，所述圆盘21配备中心孔22，所述中心孔22以连接于高效绞车（未示出）上的轴（未示出）为中心并与之连接。

所述绳索的入口部分11和出口部分12，根据张力梯度，分别连接至一工作负载（未示出）和一存储设备（未示出）或者另一阻抗负载。所述张力梯度在所述入口部分11建立了最大张力值，并在所述出口部分12建立了最小值或空值。

所述圆盘21，通过由周边支承件3沿圆周均匀连接并分置所形成的运动链，支承所述绳索1的线圈。

参照图3-7，每个周边支承,3包括：

-至少一个框架31，从有U型横截面的挤出材料获得，至少有两对丛洞（bushedholes）311、312容置在此框架31内；

-至少一个曲柄32，由环式偏心件321形成，其内轴贯穿有一销322，在所述销322两端分别设置叉323、324；

-至少一个摇臂式杆33，其内容置有两个丛洞331、332；

-至少一个连接杆34，从具有T型横截面的挤出材料获得，配备有至少两个丛洞341、342。

参照图8-11，每个周边支承件3通过所述框架31与所述圆盘21的周边连成一体。所述曲柄32经销322连接于所述框架31，所述销33键入成对的同轴洞311。所述摇臂式杆33经销35连接于所述框架31，后者分别键入成对的同轴洞312和在所述同轴洞311内。所述连接杆34通过所述偏心件321分别连接至所述曲柄32和所述摇臂式杆33，所述偏心件321键入在所述丛洞341内，并且通过一销36键入在所述丛洞342和所述丛洞332内。所述叉323、324属于所述曲柄32，相对于垂直所述销322轴的平面，几何配置有一定补偿T（如图5）。

所述绳索1经与每个连接杆34的背表面接触，旋转3次而缠绕在所述滑轮2上。

每个周边支承件3，通过叉323、324相结合与所述曲柄32形成一体，活动连接于两个相邻支承件，第一叉324a与第一相邻曲柄32a成一体，第二叉324b与第二相邻曲柄32b成一体（如图10）。

每个周边支承件3是一铰接机构，与一铰接的四边形运动上相等效，包括一环形偏心件321、一摇臂式杆33和一连接杆34，后者与所述绳索1的部分相接触。

所述运动链包括周边支承件3，经所述叉323、324连接，与每个偏心件321形成一体，所述运动链使所述绳索1和所述滑轮2之间的接触为不连续接触，能沿包含在所述入口部分11和出口部分12之间的绳索的部分，产生张力梯度离散。

所述运动链包括所述周边支承件3，经所述叉323、324连接，除了使所述绳索1和所述滑轮之间的接触为不连续接触，而根据往复运动定律经合适致动器（未示出）触发的一移动接触。

每个支承件3的往复运动补偿所述邻近周边支承件3的往复运动。

在每个周边支承件3的叉323、324之间的补偿具有在0度和360度之间的任意值。

所述滑轮2，与由所述周边支承件3形成的运动链结合，实现本发明的目的，使得经几次旋转将所述绳索1缠绕在所述滑车2周边的张力梯度变得离散。

尤其是，所述采用的方案：

-无效所述张力梯度，所述张力梯度是沿与所述周边支承件3不接触的绳索的每个部分的张力梯度；

-沿与每个连接杆34接触面形成的母面，实现绳索1的螺旋缠绕；

-通过与一铰接的四边形运动上相等效的机构，获得每个周边支承件3的往复和补偿运动，作为获得有偏心转子和连接杆的优选实施例（如图2a、2b、2c）。

进一步布置，被认为是本发明方案的变化，描述如下。

每个周边支承件3的往复和补偿运动，通过与一铰接的五边形设备运动上相等效的机构实现。其中，一附加杆（未示出），与进一步的谐波运动（armonicmotion）同时发生，表现为一近似方型的轨迹。

与一铰接的五边形设备运动上相等效的机构，是一种通过配备有轴承的偏心转子机械地将五个中的两个（twooffive）杆设于其上的，所述偏心转子具有独立的转动速度和预设的相位，其中一个独立转动速度中优选为另一个转动速度的三倍。

每个周边支承件3的径向剖面，在平面X-Z（图9）上测量，是符合一指数函数，该指数函数适用于沿所述绳索1变换的张力梯度。

每个连接杆34的背表面，与绳索1的一部分接触，具有一圆周圆形的剖面（未示出），在平面X-Y（图8）中测量。

由所述周边支承件3形成的运动链，通过万向节或与其相等同的方式连接。

所述往复运动可通过凸轮或机械致动器制动。

所述往复运动也可通过电动机或电磁致动器被制动。

所述往复运动应用在一绞车，所述绞车包括一设备（未示出），所述设备在拉紧时，能保存并快速释放来自高张力部分11或低张力部分12的一定数量的所述绳索1。

所述往复运动应用在一绞车，所述绞车包括一设备（未示出），所述设备能够调整或限制来自高张力部分11或低张力部分12的绳索1的张力。

一绞车，包括至少一滑轮2，配备有周边支承件3，支承并导引绳索旋转一次来实现缠绕，优选地是旋转三次，所述绳索1保持在低张力状态12。

一绞车，包括n个滑轮2，配备有周边支承件3，所述滑轮中的至少两个是电动的。

一绞车，包括四个电动滑轮2，配备有周边支承件3，所述滑轮2被设置在一理想矩形的顶点上。

一绞车，包括四个电动滑轮2，所述滑轮2配备有周边支承件3，所述滑轮2沿旋转轴设置，所述旋转轴不是相互平行的。

Claims (8)

1.一种用于绞车的改进型滑轮（2），与包含在入口部分（11）和出口部分（12）之间的绳索（1）的至少一部分接触，所述入口部分（11）连接于工作负载，所述出口部分（12）连接于最小或空张力；所述改进型滑轮（2）包括由周边支承件（3）形成的运动链；每个所述周边支承件（3）为一铰接的四边形，包括至少一个与至少一个圆盘（21）形成一体的框架（31）、至少一个曲柄（32）、至少一个摇臂式杆（33）、和至少一个连接杆（34），与所述绳索（1）的所述部分接触；其特征在于，每个所述周边支承件（3）通过叉（323、324）相结合与所述曲柄（32）形成一体，连接于两个相邻支承件（3），第一叉（324a）与第一相邻曲柄（32a）成一体，第二叉（324b）与第二相邻曲柄（32b）成一体。

2.根据权利要求1所述的改进型滑轮（2），其特征在于，每个所述周边支承件（3）根据往复运动定律，经一电机被制动。

3.根据权利要求1所述的改进型滑轮（2），其特征在于，所述曲柄（32）由环式偏心件（321）形成，其内轴贯穿有一销（322），在所述销322两端分别设置叉（323、324），所述叉（323、324）相对于垂直所述销322轴的平面，几何配置有一定补偿T。

4.根据权利要求3所述的改进型滑轮（2），其特征在于，每个所述周边支承件（3）的所述往复运动和补偿运动，是通过与一铰接的五边形设备运动上等效的机构实现。

5.根据权利要求4所述的改进型滑轮（2），其特征在于，包括所述铰接的五边形设备的五个中的两个杆，通过偏心转子机械设置，所述偏心转子具有独立的转动速度和预设的相位，其中一个独立转动速度中优选为另一个转动速度的三倍。

6.根据权利要求1-5之一所述的改进型滑轮（2），其特征在于，每个所述周边支承件（3）的径向剖面，在平行于所述滑轮（2）旋转轴的平面X-Z上测量，是符合一指数函数，该指数函数适用于沿所述绳索1变换的张力梯度。

7.根据权利要求1-6之一所述的改进型滑轮（2），其特征在于，每个所述连接杆（34）的背表面，与所述绳索的一部分接触，具有圆周圆形剖面，在垂直于所述旋转轴的X-Y平面上测量。

8.根据权利要求1-7之一所述的改进型滑轮（2），其特征在于，由所述周边支承件（3）形成的运动链通过万向节或与其相等同的方式连接，和/或所述往复运动通过凸轮或机械致动器、电动或电磁致动器致动。