CN109179235A - 异型链夹持爬绳装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种异型链夹持爬绳装置，所述一种异型链夹持爬绳装置，包括有异形链组件和压力组件，线缆从一对并排布置的异形链条中间穿过，压力组件给异型链施加正压力，异型链挤压线缆，产生沿线缆向上的爬升摩擦力。异形链条底端的链轮与传动组件的大齿轮共轴，传动组件由两套蜗轮蜗杆和直齿圆柱齿轮进行两级减速，两套减速装置由同一个电机驱动，保证异型链条运动的一致性。异型链条上端的链轮安装有张紧装置，异型链安装过程中，通过调节张紧装置可以给链条施加一定的张紧力。本发明采用深水中空电机，线缆可以从电机中部穿过，保证该套设备可以在水下工作，不存在密封问题。

Description

异型链夹持爬绳装置

技术领域

本发明涉及一种爬升装置，尤其涉及一种极地冰下或水下异型链夹持爬绳装置。

背景技术

南北极冰盖下层水环境(冰下湖)可能会提供微生物进化、地球古气候、冰盖的形成和演化机理等独特信息。目前已经在南极大陆发现了超过400个冰下湖，美英俄等国近年来都加大了对其探测力度，例如俄罗斯于12年2月在东方站3769.3m处钻至冰下湖并取到了水样，英国于12年12月在Ellsworth湖用热水钻至3000m的冰盖底部，试图取出湖水，但以失败告终。2013年1月，美国WISSARD项目用热水钻至800m的Whillans湖，取到了湖水和湖底沉积物样品。国内针对南极冰下湖的探测研究，仅有吉林大学达拉拉伊教授概念化地设计了一种自动钻进和返回的电加热冰下湖探测装置，因此设计一种可以在水环境中工作的，可以将科学探测设备及其采集的样品运送至水平面之上的爬绳装置具有重要意义。

由于钻具与能源的限制，探测设备只能通过狭小的冰孔进入冰下湖并返回地面，传统卷轴式绞车难以满足使用需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷与不足，提供一种的一种异型链夹持爬绳装置。

一种异型链夹持爬绳装置，包括环形链带、绳索、驱动装置；所述环形链带为两套相对设置并夹持所述绳索；所述环形链带上设有压力装置，所述压力装置压迫所述环形链带挤压所述绳索；所述驱动装置驱动两所述环形链带沿所述绳索移动。

较佳地，所述环形链带包括有至少一排相互啮合的链轮、多个链节，所述多个链节相互连接形成链条，所述链条分布于所述至少一排相互啮合的链轮四周并与所述链轮啮合；驱动装置驱动所述链轮转动，所述链轮转动带动所述链条循环运动并沿所述绳索移动。

较佳地，所述链节设有接触块，所述接触块与所述绳索接触面为圆角结构，所述接触块挤压所述绳索运动。

较佳地，所述环形链带一端的链轮为驱动端链轮，所述驱动装置通过驱动端链轮安装于环形链带一端。

较佳地，所述环形链带另一端的链轮为壳体端链轮，所述环形链带还包括有壳体，所述壳体包覆两套所述环形链带，并通过壳体端链轮与所述环形链带连接；所述壳体与所述驱动机构固连；所述环形链带还包括有回转轴，所述回转轴轴向安装于所述驱动端链轮和所述壳体端链轮中心。

较佳地，所述驱动端链轮与所述壳体端链轮的直径大于中间其余链轮的直径。

较佳地，所述驱动装置设有轴向贯穿通道，所述绳索穿过两套所述环形链带并穿过所述轴向贯穿通道。

较佳地，所述链轮轴向中心贯穿设有支撑座，所述支撑座两端伸出，所述压力装置包括有两压力模块，所述两压力模块对称安装于所述支撑座两端；所述压力模块包括压力调节螺钉和支撑轴；所述支撑轴与壳体固连；所述支撑座两端分别设有垂直于链条的螺纹孔，所述压力调节螺钉安装于所述螺纹孔内，所述压力调节螺钉为轴向中空，所述支撑轴贯穿所述压力调节螺钉并设有用于限定所述压力调节螺钉轴向移动的限位结构，所述压力调节螺钉相对所述支撑轴周向转动而不能轴向运动；旋拧所述压力调节螺钉带动所述支撑座沿所述支撑轴轴向运动，进而带动所述链轮挤压或放松所述链条，改变所述链条对所述绳索的压力。

较佳地，所述支撑轴上套设有弹性件，所述弹性件位于所述压力调节螺钉上端、下端或同时上下端设置。

较佳地，所述支撑座包括第一座体和第二座体，所述第一座体、所述第二座体分别设置于所述链轮的轴向两侧，所述第一座体、所述第二座体与所述链轮接触端分别设有第一、第二安装孔，所述链轮中心设置有安装轴，所述链轮通过所述安装轴安装于所述支撑座的第一、第二安装孔内。

较佳地，所述环形链带上还设置有张紧装置，所述张紧装置设于所述壳体端链轮上，包括张紧块、张紧螺钉；所述张紧块安装于所述回转轴上，所述壳体上设置与所述绳索平行的螺纹通孔，所述张紧螺钉穿过所述螺纹通孔后与所述张紧块固连，通过旋拧所述张紧螺钉带动所述链轮沿绳索移动，进而调节所述链条的张紧力。

较佳地，所述驱动装置包括动力装置和两套力传递机构；所述动力装置同时驱动两套所述力传递机构，两套所述力传递机构分别带动两组异型链组件运动。

较佳地，所述力传递机构为圆柱齿轮与蜗轮蜗杆构成的两级减速系统，所述蜗杆连接所述动力装置，所述涡轮与所述圆柱齿轮其中一齿连接，所述圆柱齿轮另一齿与所述驱动端链轮同轴连接。

较佳地，所述绳索套设有绳索套，所述绳索套穿过两套所述环形链带与所述轴向贯穿通道，一端与所述壳体固连，另一端与所述驱动机构固连。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1、现有技术的的卷轴式绞车，由于线缆的弯曲变形，会存在应力集中的问题，而长期的应力集中将会导致线缆的疲劳损坏甚至折断，本发明提供的一种异型链夹持爬绳装置，利用摩擦力夹持实现爬升与下放，与传统的卷轴式绞车相比，本发明不易破坏线缆。

2、本发明提供的一种异型链夹持爬绳装置，所述环形链带包括分为所述链轮和所述链节，将环形链带的作用分解为力传递和挤压作用，分别对应所述链轮和所述链节，由此获得最佳的实施效果。

3、本发明提供的一种异型链夹持爬绳装置，所述链节与绳索接触面做倒圆角处理，防止绳索被挤压时所述链节过于锐利而发生断裂。

4、本发明提供的一种异型链夹持爬绳装置，所述驱动装置设置于所述环形链带端部，整体为细长结构，适用于本发明的应用领域，极地冰下水环境，易进入狭小的冰通道，且在水下阻力小，易到达水底。

5、本发明提供的一种异型链夹持爬绳装置，由于所述链条端部的所述链轮所承受的力矩相对于所述链条端部的其他所述链轮较大，故将所述链条端部的所述链轮直径设置为大于所述链条端部的其他所述链轮，用以满足所述链条端部的传动力矩。

6、本发明提供的一种异型链夹持爬绳装置，设置有压力组件，在对不同负载进行提拉时，可通过压力组件给两组异型链施加或减小正压力挤压所述线缆，从而加大或减小所述链节与所述线缆之间的摩擦力，以配合不同的负载。

7、本发明提供的一种异型链夹持爬绳装置，由于所述压力调节螺钉刚度过强，在给所述异型链施加压力时力传递过于直接容易造成各刚性组件的应力集中而损坏，由此，所述支撑轴上在所述压力调节螺钉旋进方向设有弹性件。

8、本发明提供的一种异型链夹持爬绳装置，所述链轮中心设置有安装轴，所述链轮通过所述安装轴安装在所述支撑座上，运行时，所述链轮可相对于所述安装轴转动；轴部与支撑部分离设置，便于安装、拆卸和维修。

9、本发明提供的一种异型链夹持爬绳装置，所述异型链组件上还设置有张紧装置，通过旋拧所述张紧螺钉可调节所述链条的张紧力，从而改变所述链节挤压所述线缆的正压力。

10、本发明提供的一种异型链夹持爬绳装置，所述驱动机构为两套力传递机构分别且同时带动两套所述环形链带，保证足够传动力大小的同时还保证两套所述环形链带运行的同步性。

11、本发明提供的一种异型链夹持爬绳装置，所述驱动机构设置为涡轮蜗杆与直齿圆柱齿轮配合的二级传动，涡轮蜗杆传动可以实现较大的传动比，尺寸紧凑，传动平稳，而齿轮传递结构紧凑，承载力强，两者结合，可以实现在满足较大传动比的同时拥有较高的传递效率，蜗杆传动布置在高速级，有利于啮合处油膜的形成可以提高承载能力和传递效率。

12、本发明提供的一种异型链夹持爬绳装置，所述绳索外设有绳索套，在运行过程中，起导向作用，避免所述绳索通过所述壳体和所述驱动机构时发生卡滞或错位。

附图说明

结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明所述异型链组件安装状态示意图；

图4为本发明压力组件安装状态示意图；

图5为本发明所述压力组件示意图；

图6为本发明所述压力组件剖视图；

图7为本发明所述张紧装置的安装状态示意图；

图8为本发明所述张紧装置的放大图；

图9为本发明所述驱动与传动部分的示意图；

图10为本发明所述驱动与传动部分的放大图；

图11为本发明所述壳体结构示意图；

具体实施方式

参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

如附图1，本发明提供了一种异型链夹持爬绳装置，包括夹持绳索19的两套异型链带，两套异型链带分别设置在绳索19两侧设置并夹持绳索19，每套异型链带上设置有压力装置，压力装置用于挤压两套异型链带，为其爬绳绳索19提供更大的压力和摩擦力；还包括有驱动装置，驱动两套异型链带循环运动爬沿绳索19。

使用前，根据机构实际负载调节压力装置，使用时，启动驱动装置对两套异型链带实现同步驱动，异型链带利用挤压绳索19产生的摩擦力进行爬绳运动。

本发明利用异型链带配合压力装置夹持绳索19产生较大的摩擦力，实现机构沿绳索19的爬升与下放；传统的卷轴式绞车，利用转轴对绳索19进行卷曲以实现负载的提拉和下放，绳索19容易产生集中应力，且容易疲劳损坏，绳索19的寿命不长；且本发明应用的领域为冰下水环境，传统卷轴式绞车体积过大，运输和操作不便，而小型的卷轴式绞车的负载能力又过小，不能满足要求，而本发明采用开放性的主体结构，异型链组件、压力装置、张紧装置以及驱动机构均安装在主体结构上，布局紧凑、包络小，形成整体细长结构，适合水下工作环境；且夹持装置不易对绳索19产生集中应力，绳索19寿命长，相同条件下，可以获得更大的提拉力。

参看图2，在本实施例中，异型链带包括有链轮、链节3和回转轴5，多个链轮相互啮合成排，多个链节3相互固连形成链条，并啮合于至少一排链轮四周，驱动装置驱动链轮带动链条沿绳索19运动。链轮和链节3的配合将异型链带的作用分解为力传递和挤压作用，由此获得最佳的实施效果。在其他实施例中，所述链轮可设为多排啮合，链条啮合分布于多拍链轮四周；在另一实施中，链节3上可设置有齿扣，爬绳运动可同时借助挤压摩擦力和啮合摩擦力实现更大的提升能力。

在本实施例中，链节3上设有接触块，接触块与绳索19接触面设为圆角结构，防止绳索被挤压时所述链节3过于锐利而发生断裂，链节3通过接触块挤压绳索19运动。

在本实施例中，异型链两端的链轮为端链轮4，包括有壳体端链轮和驱动端链轮，壳体2包覆两套异型链带，驱动装置连接异型链一端；端链轮4中心分别贯穿连接回转轴5，一端通过回转轴5与壳体2连接，另一端通过回转轴5与驱动机构连接，端部由顶盖1实现固定。本发明整体为异型链组与驱动装置组合而成的细长结构，包络小、承载大、安装接口多，且适用于本发明的应用领域，冰下水环境，易进入狭小的冰通道，且在水下阻力小，易到达水底。

在本实施例中，由于所述链条端部的所述链轮所承受的力矩相对于所述链条端部的其他所述链轮较大，故将所述链条端部的所述链轮直径设置为大于所述链条端部的其他所述链轮，用以满足所述链条端部的传动力矩。

在本实施例中，驱动机构设置有轴向贯穿通道，绳索19穿过所述轴向贯穿通道，被驱动机构包覆，可提高本发明的结构整体性，避免绳索19外露产生其他阻力或是增大损坏风险。

参看图3-5，链条两端的链轮为端链轮4，中间链轮为小链轮9，小链轮9中心贯穿设有支撑座12，支撑座12两端伸出，压力装置包括有两压力模块，对称安装于支撑座两端的伸出部分；压力装置包括有压力调节螺钉13和支撑轴14，支撑轴14与壳体2固连，支撑座12两端分别设有垂直于链条的螺纹孔，压力调节螺钉13安装与螺纹孔内；压力调节螺钉13为轴向中空，支撑轴14贯穿压力调节螺钉13并设有限制压力调节螺钉13相对于支撑轴14轴向运动的限位结构，压力调节螺钉13可相对所述支撑轴14周向转动而不能轴向运动；旋拧压力调节螺钉13使支撑座12沿支撑轴14轴向运动，从而带动小链轮9沿支撑轴14轴向运动，进而改变小链轮9与绳索19间的距离，挤压或放松绳索19，由此调节异型链带对绳索19的正压力，进而改变摩擦力大小，以配合不同的负载。

参看图,7，由于整体结构刚性较强，直接螺钉旋拧的压力容易造成应力集中而破坏，且刚性件的可操作度小，在支撑轴14上设有弹性件碟簧10，使操作的可控度变高。考虑本实施例的异型链条与压力装置的整体结构紧凑性，将碟簧设置于压力调节螺钉13的上端，旋拧压力调节螺钉13利用碟簧10的反作用弹力施加压力给小链轮9。在其他实施例中，可根据实际结构调整碟簧的设置位置，可置于压力调节螺钉13上端、下端、或上下端同时设置。

参看图6，支撑座12包括第一座体和第二座体，分别设置于所述小链轮9的轴向两侧，第一、第二座体与小链轮9接触端分别设有第一、第二安装孔，小链轮9中心设置有轴向安装轴11，安装轴11两端伸出，并安装于支撑座12的第一、第二安装孔内，小链轮9通过所述安装轴安装于支撑座上12上，小链轮9可相对于安装轴11转动，轴部与支撑部分离设置，便于安装、拆卸和维修。

参看图7-8，异型链上还设置有用于为异型链带预设张紧力的张紧装置，使其挤压绳索19的正压力尽可能大的施加到绳索19上。

具体的，张紧装置设于壳体端链轮上，包括张紧块8、盖板6、张紧螺钉7；张紧块8中部开孔，设有用以安装回转轴5轴承，通过转轴5轴承安装于回转轴5上；张紧块8与张紧螺钉7固连，壳体2上设置与绳索19平行有通孔，通孔内设置有与张紧螺钉7配合的螺纹，张紧螺钉7穿过通孔与张紧块8固连；壳体2表面还设置有用于防止张紧块8脱落的盖板6。通过旋拧张紧螺钉7调节张紧块8与壳体2之间的距离，带动所述链轮沿绳索19移动，进而调节链条的张紧力。

参看图9-10，驱动机构包括动力装置和两套力传递机构，动力装置为深水中空电机20，安装在传动法兰21上，同时驱动两套力传递机构，两套力传递机构通过传动法兰21分别驱动两组异型链组件。两套力传递机构的输入轴与深水中空电机20输出轴设有相互啮合的齿轮，以保证两套力传递机构运动的同步性。

进一步的，力传递机构为圆柱齿轮与蜗轮蜗杆构成的两级减速系统，蜗轮蜗杆系统与圆柱齿轮系统都配有两套，分别驱动两套异型链，具体的：圆柱齿轮每套设有两组，两组圆柱齿轮的大齿对称同轴设于驱动端链轮的前后，为输出轴，每组小齿16与大齿15啮合；每套蜗轮蜗杆系统设有两个涡轮17，分别于圆柱齿轮的小齿16同轴设置；每套蜗杆18带动异型链同侧的两个涡轮17，涡轮17同轴带动小齿16，小齿16啮合带动大齿15，从而带动异型链的驱动端链轮。

蜗轮17蜗杆18传动可以实现较大的传动比，尺寸紧凑，传动平稳，而齿轮传递结构紧凑，承载力强，两者结合，可以实现在满足较大传动比的同时拥有较高的传递效率，蜗杆18传动布置在高速级，有利于啮合处油膜的形成可以提高承载能力和传递效率。在其他实施例中，可根据载荷情况改用其他传递机构，如圆锥齿轮等。

在本实施例中，绳索19外套设有绳索套，绳索套穿过两套异型链带与轴向贯穿通道，一端与壳体2固连，另一端与驱动机构固连，在运行过程中，起导向作用，避免所述绳索通过所述壳体2和所述驱动机构时发生卡滞或错位。

因本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离其本身的精神或范围。尽管已描述了本发明的实施案例，应理解本发明不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明的精神和范围之内作出变化和修改。

Claims (14)

1.一种异型链夹持爬绳装置，其特征在于，包括环形链带、绳索、驱动装置；

所述环形链带为两套相对设置并夹持所述绳索；所述环形链带上设有压力装置，所述压力装置压迫所述环形链带挤压所述绳索；所述驱动装置驱动两所述环形链带沿所述绳索移动。

2.据权利要求1所述的一种异型链夹持爬绳装置，其特征在于，所述环形链带包括有至少一排相互啮合的链轮、多个链节，所述多个链节相互连接形成链条，所述链条分布于所述至少一排相互啮合的链轮四周并与所述链轮啮合；

驱动装置驱动所述链轮转动，所述链轮转动带动所述链条循环运动并沿所述绳索移动。

3.据权利要求2所述的一种异型链夹持爬绳装置，其特征在于，所述链节设有接触块，所述接触块与所述绳索接触面为圆角结构，所述接触块挤压所述绳索运动。

4.据权利要求2所述的一种异型链夹持爬绳装置，其特征在于，所述环形链带一端的链轮为驱动端链轮；所述驱动装置通过驱动端链轮安装于环形链带一端。

5.根据权利要求4所述的一种异型链夹持爬绳装置，其特征在于，所述环形链带另一端的链轮为壳体端链轮，所述环形链带还包括有壳体，所述壳体包覆两套所述环形链带，并通过壳体端链轮与所述环形链带连接；所述壳体与所述驱动机构固连；

所述环形链带还包括有回转轴，所述回转轴轴向安装于所述驱动端链轮和所述壳体端链轮中心。

6.根据权利要求4所述的一种异型链夹持爬绳装置，其特征在于，所述驱动端链轮与所述壳体端链轮的直径大于中间其余链轮的直径。

7.根据权利要求3所述的一种异型链夹持爬绳装置，其特征在于，所述驱动装置设有轴向贯穿通道，所述绳索穿过两套所述环形链带并穿过所述轴向贯穿通道。

8.根据权利要求5所述的一种异型链夹持爬绳装置，其特征在于，所述链轮轴向中心贯穿设有支撑座，所述支撑座两端伸出，所述压力装置包括有两压力模块，所述两压力模块对称安装于所述支撑座两端；

所述压力模块包括压力调节螺钉和支撑轴；

所述支撑轴与壳体固连；

所述支撑座两端分别设有垂直于链条的螺纹孔，所述压力调节螺钉安装于所述螺纹孔内，所述压力调节螺钉为轴向中空，所述支撑轴贯穿所述压力调节螺钉并设有用于限定所述压力调节螺钉轴向移动的限位结构，所述压力调节螺钉相对所述支撑轴周向转动而不能轴向运动；

旋拧所述压力调节螺钉带动所述支撑座沿所述支撑轴轴向运动，进而带动所述链轮挤压或放松所述链条，改变所述链条对所述绳索的压力。

9.根据权利要求8述的一种异型链夹持爬绳装置，其特征在于，所述支撑轴上套设有弹性件，所述弹性件位于所述压力调节螺钉上端、下端或同时上下端设置。

10.根据权利要求8一种异型链夹持爬绳装置，其特征在于，所述支撑座包括第一座体和第二座体，所述第一座体、所述第二座体分别设置于所述链轮的轴向两侧，所述第一座体、所述第二座体与所述链轮接触端分别设有第一、第二安装孔，所述链轮中心设置有安装轴，所述链轮通过所述安装轴安装于所述支撑座的第一、第二安装孔内。

11.根据权利要求4所述的一种异型链夹持爬绳装置，其特征在于，所述环形链带上还设置有张紧装置，所述张紧装置设于所述壳体端链轮上，包括张紧块、张紧螺钉；所述张紧块安装于所述回转轴上，所述壳体上设置与所述绳索平行的螺纹通孔，所述张紧螺钉穿过所述螺纹通孔后与所述张紧块固连，通过旋拧所述张紧螺钉带动所述链轮沿绳索移动，进而调节所述链条的张紧力。

12.根据权利要求1所述的一种异型链夹持爬绳装置，其特征在于，所述驱动装置包括动力装置和两套力传递机构；所述动力装置同时驱动两套所述力传递机构，两套所述力传递机构分别带动两组异型链组件运动。

13.根据权利要求12述的一种异型链夹持爬绳装置，其特征在于，所述力传递机构为圆柱齿轮与蜗轮蜗杆构成的两级减速系统，所述蜗杆连接所述动力装置，所述涡轮与所述圆柱齿轮其中一齿连接，所述圆柱齿轮另一齿与所述驱动端链轮同轴连接。

14.根据权利要求7所述的一种异型链夹持爬绳装置，其特征在于，所述绳索套设有绳索套，所述绳索套穿过两套所述环形链带与所述轴向贯穿通道，一端与所述壳体固连，另一端与所述驱动机构固连。