CN109399401A - 一种卷线装置 - Google Patents

Abstract

一种卷线装置，有卷筒、绕线、卷筒上的接触装置和非卷筒上的接触装置；绕线在卷筒上，卷筒上的接触装置连接绕线，和绕线一起跟卷筒旋转，非卷筒上的接触装置不在卷筒上，位置相对固定；该两接触装置，相互能导电或者同水，从而实现了该卷线装置既能正常收放绕线，又能使得该线和外界保持良好的通电通水。

Description

一种卷线装置

技术领域

本发明涉及移动机械、机电领域，更具体地，涉及对移动设备提供电力和水的领域。

背景技术

目前，现代城市，漂亮的高楼很多，需要幕墙作业设备，这些装置常需要用水或电，需要通过水管或电缆提供，一般电缆和水管从楼高处的固定电接口或水源接口引出，楼很高，当幕墙作业在低处时，电缆或水管需在空中很长，当幕墙作业在高处时，需要电缆或水管需要收起，而一般为卷起，而卷动的水管或者电缆和楼高处的固定电接口或水源接口间要形成很多圈的转动，就需要卷线装置，现有的发明、专利，像申请号201410671202.9 中不能实现转向，申请号201320096470.3、申请号 201310135905.5、申请号201210451244.2、申请号 201210137133.4、申请号201120035363.0、ZL 200820155191.9、申请号201510345751.1、申请号201610904433.9、申请号 201710683353.X、申请号201710683353.X、申请号 201711470584.9、申请号201711470584.9和申请号201611017939.4的专利，只提供了幕墙机器的功能，没有提及机器卷线、供电和供水的功能。而专利号CN106976757A、CN107257120A、CN107265197A、CN108190632A、CN107585642A、CN108408502A、CN108529353A、CN107662855A、CN108002114A 和CN108163593A只实现了卷线的功能，未实现卷线装置，同时有供电供水的功能；专利号：CN103848367B、CN204588568U、 CN207276099U也都没有直接将外来电，接入卷线的装置，而本专利实现了一种可行的解决方案。

发明内容

一般的卷线装置，包括卷筒、卷筒上的线缆，卷筒通过旋转，来控制卷线的放出长度，实际工作环境中，卷线装置为独立的器件，其线一端连接远端设备，另一端固定于卷筒，无论卷筒如何旋转，都能正常工作，而若该线还需连接卷线装置以外的外来的电能或信号，则卷筒上的线缆一端需要最终和卷线装置以外的外来电接口的固定端相连接，一端连接远端设备，另一端连接卷筒外,外来电接口的固定端的线，又需要通过卷筒的旋转来改变长度，正常连接就难以工作。

本发明中，卷线装置包括卷筒、线缆，还包括有两个导电的接触装置，一个接触装置连接卷筒上的卷线，称为活动接触装置，另一个最终连接到外来电接口的固定端，称为固定接触装置；转筒旋转时，活动接触装置跟随转筒旋转，该接触装置连接到卷筒上所卷的导电线，该导电线的另一端再伸出连接到远处设备；同时，固定接触装置在卷线装置不随转筒旋转的部分，固定接触装置和另一导线连通，该另一导线最终连接到外来电接口；卷线装置在收放卷线时，转筒旋转，活动接触装置与固定接触装置相对转动，但一直良好接触，电始终导通，该接触的转动，会造成摩擦，可为滑动摩擦，可为滚动摩擦。

另一实施方法，活动接触装置与固定接触装置，可设计为一个类似于变压器的原绕组和副绕组，又分别最终连接到卷筒上的卷线和外来电接口的固定端；活动接触装置跟随卷筒转动，而固定接触装置不随卷筒转动；原绕组若变化的电流，则原绕组周围的空间能产生变化的磁场，该变化的磁场能感应副绕组，使之产生感应电动势；原绕组和副绕组的功能和位置均可交换；进一步，有铁芯用于增强磁场，铁芯可随卷线转动，或者不随卷线转动；从原绕组到副绕组的电传送，还可具有变电压功能；电的传送可以双向。进一步，原绕组和副绕组不一定要严格对齐，也无需套在一起，位置无限制，只需能够通过磁场相互感应。

以上形式，很好地解决了转筒既可以转动，转筒上线的伸出长度可变、可控，远端设备又和外来电接口一直良好连通，形成一条良好导电通路的问题，这电输送的方向，可以是双向的，远端设备到外界接口，或者反向传输。

进一步，活动接触装置与固定接触装置与外界连接的部分，可以增加一些调制、增压、解调、滤波、整流等功能器件，实现电流更好输送。

进一步，卷线装置可只有一条导电通路，也可以有多条导电通路，进一步，若将电线为水管，接触装置从导电为导水，外来电接口为外来水接口，则该卷线装置，其转筒上水管伸出长度可变、可控，且外来水接口和远端设备间有一条始终保持良好的水路，其中，活动接触装置与固定接触装置连接处的水密封，可用常规的机械密封方式，如水泵密封等。

进一步，若通路能承重，则该卷线装置又能从空中拉住远端设备，从而远端设备可进行可控的空中作业。进一步，卷线装置的电路、水路和承重功能可组合使用，可电路和水路组合，电路和承重，水路和承重，或者电路、水路和承重的组合，还可有多条电路参与的上述组合；一个卷线装置，可有多个卷筒，各卷筒相互协同转动，此协同转动的实现，可为手动，半自动或者自动控制完成；进一步，组合的各通路中，部分或全部的卷线部分合并入一条卷线中，从而，解决了当远端设备需要远离或者靠近卷线装置时，卷线装置中多条通路的收放同步问题。进一步，可多个卷线装置一起工作，相互间协同工作，此协同工作的实现，可为手动，半自动或者自动控制。

附图说明

附图为本发明的某几种实施装置示意图。

图1和图2为卷线装置的整体图，图3到图13为整体图中接触区域4 的细节图。

以下为结合附图的一种实施装置，对本发明作进一步详细描述。

各图中，包括：

1.转筒1

2.转轴2

3.固定线3

4.接触区域4

5.卷线5

6.活动接触器6

7.接触转动部分7

8.固定接触器8

9.接触固定部分9

10.活动接触器固定装置10

11.固定接触器固定装置11

12.铁芯12

13.固定线圈绕组13

14.活动线圈绕组14

在各个整体图中，接触区域4在整体图中未详细画出，图3和之后的各细节图为接触区域4的详细示意图，转筒1旋转轴为各细节图中，各转动部分的旋转轴，细节图中未画出旋转轴。

转筒1：转筒1可转动，其转动轴为转轴2的轴向；转筒1上可绕卷线5，转筒1的转动，可收放卷线5，从而改变卷线5伸出转筒 1以外的长度；各图中转筒1只画出了类似圆柱形，实际使用中，转筒1也可为其他形状，其横截面可以为圆、三角形、多边形、椭圆或其他形状，两侧可以有高出卷线部分的边缘，也可以没有，其筒的每段截面也可不一样，形状和大小也可不一样；其收放卷线5的支撑部分也无限制，可是如图的支架，也可以是圆柱筒或其他形状。

转轴2：转轴2为转筒1转动的轴，其支撑部分(图中未画出) 支撑其和转筒1离开卷线装置的下支撑面，从而使转筒1能转动。该转轴可与转筒1相对固定，随着转筒1一起转动，如图2所示；也可不与转筒1相对固定，也转筒1旋转时，其不转动，如图1所示。转轴2形状无限制；进一步，转轴2内部可走线，如图1，固定线3穿入转轴2内部达到接触固定部分9，和固定接触器8连接。

固定线3：固定线3为导电线，不随转筒1转动，一端连接外来电接口，另一端连接固定接触器8，将固定接触器8与外来电接口导通。

接触区域4：接触区域4在各图中，不是指具体器件；在整体图中，是接触转动部分7和接触固定部分9的连接区域；其具体表达在各细节图中，其位置可在转筒1内部，如图1，或者转筒1 外部，如图2，或者转筒1边缘，图中未画出。进一步，卷线装置可有多个接触区域4，从而卷线装置可有多套接触转动部分7和接触固定部分9，从而实现多通路；进一步，可在接触区域4的两侧，加上升压、调频、滤波、整流、降压装置等，以保持电路在传输过程中更稳定，克服因机械摩擦产生电压、电流的波动，而对电路的影响。

卷线5：卷线5为导电线，可为一般电线或者其他线，随着转筒1转动，一部分卷在转筒1上，一部分向外伸出，随着转筒1的旋转而改变其伸出的长度；卷线5一端连接活动接触器6，另一端从转筒1伸出，连接到远端设备，随着转筒1的转动，远端设备可移动，从而导通活动接触器6和远端设备。进一步，卷线5与活动接触器6之间、卷线5上或者接触器6上，可有转换装置，如电和光的转换装置，卷线5的部分可为光纤，用于传输光信号；卷线5 与活动接触器6之间、卷线5上或者接触器6上，也可将一个通路转换为几个通路等。

活动接触器6：活动接触器6为导电体，位于转筒1，跟随转筒 1转动；活动接触器6直接或者间接连接卷线5，与卷线5形成一个完整导电体，与固定接触器8接触，在转筒1过程中一直接触，从而导通固定接触器8和卷线5，最终导通远端设备；活动接触器6 的形状无限制，可以为导电块、导电片、导电线或者其他形状；活动接触器6距离轴心的距离大小也无限制，各细节图只中列举一部分示意。

接触转动部分7：接触转动部分7位于转动部分，是和接触固定部分9连接的部分，包括活动接触器6和活动接触器固定装置 10，或者包括活动线圈绕组14和铁芯12(如图13)；接触转动部分7可位于转筒1内部，如图1，或者转筒1外部，如图2，或者其他位置，如转筒1边缘，图中未画出。

固定接触器8：固定接触器8为导电体，不跟随转筒1转动；与固定线3直接或者间接连接，与固定线3形成一个完整导电体，与活动接触器6接触，在转筒1过程中一直接触，从而导通固定线3 和活动接触器6，最终导通远端设备；固定接触器8的形状没有限制，可以为导电块、导电片、导电线或者其他形状；固定接触器 8距离轴心的距离大小也无限制，各细节图中只列举一部分示意。其安装位置可在转筒1旋转的轴心线，活动接触器6与固定接触器8接触于转筒1旋转的轴心线，如图6所示；也可不在，如图6以外的其他细节图。进一步，固定接触器8和活动接触器6的接触处的数量无限制，可为一处、两处或者多处接触。进一步，固定接触器8和活动接触器6的个数分别无限制，分别可为一个、两个或者多个，固定接触器8和活动接触器6的数量可分别为一和一、一和多、多和一或多和多，图中未画出。进一步，固定接触器8和活动接触器6的接触点、线或面，其形状无限制，细节图中，图10 为斜面，其他图为平面，实际实施中，可为点、各种线、面等；在活动接触器6旋转一周的过程中，其接触轨迹也不一定为圆形，可为椭圆或者其他形状；对于活动接触器6的属性也一样，形状无限制。进一步，因转筒1能转动，活动接触器6和固定接触器8，有相对转动，两者有摩擦，其接触可为简单的触碰，其相对运动的摩擦为滑动摩擦；也可中间有导电球体、导电圆柱体，类似各种轴承，其相对运动的摩擦为滚动摩擦，图中未画出；也可有滚动的机械，如滚轮，如图11，图12所示，也可为其他滚动器，活动接触器6和固定接触器8的摩擦为滚动摩擦，其中滚动器可在活动接触器6和固定接触器8中的任意一侧，或者两侧均有；活动接触器6和固定接触器8的接触面方向无需垂直或者平行于转筒1的转轴，可根据需要为其他方向，两者的接触面也可为曲面；接触也可为线接触或者点接触，其中线可为直线或曲线。总之，活动接触器6和固定接触器8间的接触间的运动摩擦，可以为简单的滑动摩擦，也可为滚动摩擦。进一步，活动接触器6和固定接触器8 间也可不直接接触，导电功能通过两者间的液态、气态、胶状、粉末状或者颗粒状导电体连接完成，如汞、电离的气体或者金属灰，金属屑，金属沙，碎金属块等，图中未画出，也可通过以上几种途径的相互组合完成。进一步，活动接触器6与固定接触器8 的接触中，可以有弹性装置(图中未画出)，将两者推得紧密接触，弹性装置可在活动接触器6一侧，也可在固定接触器8一侧，或两侧都有。

接触固定部分9：接触固定部分9位于转动部分，是和接触转动部分7连接的部分，包括固定接触器8和固定接触器固定装置 11，或者包括固定线圈绕组13和铁芯12(如图13)；接触固定部分9可位于转筒1内部，如图1，或者转筒1外部，如图2，或其他位置，如转筒1边缘，图中未画出。

活动接触器固定装置10：活动接触器固定装置10为安装活动接触器6的器件，目的为相对地固定活动接触器6，其形状不限于图中的形状；进一步，活动接触器6可设计有弹性装置，以加强活动接触器6和固定接触器8件的接触，该弹性装置可基于活动接触器固定装置10。

固定接触器固定装置11：固定接触器固定装置11为安装固定接触器8的器件，目的为相对地固定接触器8，其形状不限于图中的形状；进一步，固定接触器8可设计有弹性装置，以加强活动接触器6和固定接触器8件的接触，该弹性装置可基于固定接触器固定装置11。

铁芯12：铁芯12为磁性物体、铁质物体，或者其他能增强磁性的物体，若线圈绕组有电流，会产生磁场，铁芯12能增强磁场强度。实际实施中，因为铁芯12只为增强磁性用的，所以铁芯12 所在的位置可有铁芯12，也可没有铁芯12；各图中，铁芯12的数量和位置不限，可在接触转动部分7，也可在接触固定部分9，也可两者都有，图中未全画出。

固定线圈绕组13：固定线圈绕组13为导体线圈绕组，位于接触固定部分9，不随转筒1转动；两端分别连接到两条固定线3。

活动线圈绕组14：活动线圈绕组14为导体线圈绕组，位于接触转动部分7，随转筒1转动；两端分别直接或间接连接到两条卷线5；实际实施中，活动线圈绕组14与固定线圈绕组13可以相互交换位置，则连接他们两端的线也相应交换；其对应的铁芯12 也可在接触转动部分7或者接触固定部分9。

对于各线圈绕组，包括固定线圈绕组13与活动线圈绕组14，根据电流的磁效应，线圈绕组通电流，则电流能产生磁场；根据法拉第电磁感应定律，若线圈绕组内的磁场强度发生变化，即磁通量发生变化，则线圈绕组能产生感应电动势，若线圈绕组两端组成了电路回路，该回路能产生感应电流；进一步，根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场又能产生电动势，被感应的线圈绕组会产生电动势；进一步两个线圈绕组的电传送，也可有变压功能，固定线圈绕组13与活动线圈绕组 14位置无限制，可不对齐、不同心，图中未画出，只要能通过磁场感应，便可进行电能传送；进一步，也可一个线圈绕组中有原始电流，可同时有多个被感应的线圈绕组，产生多路感应电动势或感应电路，图中未画出。同理，若将固定线圈绕组13与活动线圈绕组14的设计交换，则也能实现电能从活动线圈绕组14到固定线圈绕组13的有效传送。进一步，固定线圈绕组13和活动线圈绕组14的数量无限制，可分别为一个两个或者多个，这样，固定线圈绕组13和活动线圈绕组14的数量可分别为一和一、一和多、多和一或多和多，多个通有震荡电流的线圈绕组可在空间形成磁场共振，从而能提高被感应线圈绕组的效率，图中未画出。

具体实施方式

在图3到图12的卷线装置中，固定线3一端连接外来电接口的固定端，另一端连接固定接触器8，导通外来电接口的固定端和固定接触器8；固定接触器8为导电体，和导电体活动接触器6接触，导通固定接触器8和活动接触器6；活动接触器6连接卷线5，导通活动接触器6和卷线5，卷线5连接到最终的远端设备，最后导通卷线5和远端设备，形成电路，卷线5的一部分绕于转筒1，转筒1转动，卷线5绕于转筒1部分长度能改变，活动接触器6跟随转筒1转动，转动过程中，活动接触器6和固定接触器8保持良好的导电性，从而，所述电路整通路也能正常导电；进一步，可在活动接触器6与定接触器8的接触处的两侧加上升压、调频、滤波、整流、降压装置等，以保持电路在传输过程中更稳定，克服两者的摩擦产生电压、电流波动，而对电路的影响。所以，此卷线装置既能正常的收起和放长卷线5，又能让电在外来电接口的固定端和远端设备间互通，相互传送。

转筒1的转动方式可为各种控制方式，如手动、半自动或者自动控制等，可为手动、机械驱动或者电力驱动等。

进一步，同一套接触转动部分7和接触固定部分9，可包括两套活动接触器6和固定接触器8，如图9所示的两套，也可以是多套；进一步，该两套或者多套对应的线材，可合并到1条线中的两路或者多路，图中没有画出；其多套的接触方式和活动接触器 6和固定接触器8的形状也可为多种。这样，该卷线装置就可同时连通多个电路。

进一步，以上所述的接触转动部分7和接触固定部分9可相互交换，对应的活动接触器6和固定接触器8、活动接触器固定装置 10和固定接触器固定装置11也可跟着交换。

图6所示，若活动接触器6和固定接触器8的接触区域覆盖转筒1的转动的轴心线，所述的电也可为水，相应的线，为导水线，相应的导电体，为导水装置，活动接触器6与固定接触器8间为导水装置，这样，该卷线装置也可将水在固定线3连接的外来接口和卷线5连接的远端设备间相互传输，而不影响卷线5的伸出长度。进一步，卷线装置可有多个导水通路，可通过多套接触转动部分7和接触固定部分9实现。进一步，全文中所述的水可为任何液体、气体或可流动的物质，可颗粒态、微粒态或粉尘态物质，也可为以上各物质的各种混合物，为表述方便，文中均以水代表。

图13的卷线装置中，固定线圈绕组13位于接触固定部分9，两端分别与两条固定线3分别相连接，不随转筒1转动；活动线圈绕组14位于接触转动部分7，两端分别与两条卷线5相连接，跟随转筒1转动。从电气功能看，固定线圈绕组13、活动线圈绕组14和铁芯12组成一个变压器，固定线圈绕组13和活动线圈绕组14为变压器的原绕组和副绕组，或副绕组和原绕组；则固定线圈绕组13 和活动线圈绕组14可相互传递交流电，铁芯12为增强磁场强度所用，可有，也可无，可位于接触转动部分7或者接触固定部分9；进一步，固定线圈绕组13和活动线圈绕组14组成的变压器可兼有升降电压功能；进一步，变压器的输入和输出端可有升压、降压、调制、整流、滤波等辅助电路，来保证电传送的可靠性。这样交流电即可顺利的在固定线圈绕组13和活动线圈绕组14间传播，而且不影响两者的相对转动。从而确保了转筒1可旋转，改变卷线5 的伸出长度，还可保持传送电流；电的传送可以是双向的。

进一步，同一轴心线，可包括多套接触转动部分7和接触固定部分9，他们的位置可各异；其接触方式也可以自由组合，如图3 的方式和图5、图6或图9的方式组合等，每套接触转动部分7和接触固定部分9都具有本文对其描述的所有属性。这样，该卷线装置就可同时连通多个电路。

以上所述的电，可双向传送电能量或者电信号，所述的水均可以双向传送。

进一步，以上各方式的卷线5，可有承重功能，可作为承重线，其实施方式可为线材自身能承重，或另有单独的承重线，或线材和单独承重线合并而成。

进一步，以上各种项的功能，包括导电、导水或承重，可相互任意组合使用，可其中任意2项，或多项组合，组合成多功能的卷线装置，如导电功能和导水功能的组合，如导电功能和承重功能组合等，其中导电通路和导水通路可为单路或多路，如1路导电电路和2路导水路组合，2路导电电路和1路导水路组合，2 路导电电路和承重功能的组合等；进一步，若单独通路线称为单功能线，如有通电线、通水线和承重线，当卷线装置包括多个单功能线时，可部分单功能线的卷线部分可合并成1条组合卷线，因为可部分组合，所以可组合成多条组合卷线，或者全部单功能线的卷线部分合并成1根组合卷线，组合卷线绕于转筒1，从而实现所有单功能线能在转筒1的转动下同步卷曲、收放，解决了多线的同步问题。该组合的实现，可为对各单功能线捆扎，将多单功能线缠绕在一起，用缠绕物体将多单功能线围在一起，各单功能线安装到同一外套，或者一条组合卷线中直接有导电线或导水孔等；若组合线有承重功能，承重功能的实施，可在组合卷线中有具承重功能的线，也可为其所包含的单功能线或组合卷线中，单根、几根或全部的材料本身具有承重功能。

本卷线装置可用于各种需要移动位置的作业装置，如墙面作业装置、远处控制作业装置、水下作业装置、井下作业设备、高空作业装置和管道作业装置等，具体如墙面清洗装置、墙面行走设备、深海探测装置和远程控制小车等。

本发明通过上述几个实施例进行了描述，但实施例非用来限定本发明的权利要求。本领域人员若在本发明的精神的范围内，做出各种变形或者改进，均在本发明的保护范围之内。因此本发明的权利保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (6)

1.一种卷线装置，包括卷筒、卷线和通电线圈绕组和感应线圈绕组；卷线的一部分绕于卷筒，另一部分伸出卷筒；卷筒转动，卷线绕于卷筒部分的长度改变，相应的，伸出卷筒部分的长度也跟着改变；所述通电线圈绕组有变化电流时，会产生其所在空间磁场的变化，该变化的磁场，能使感应线圈绕组内产生感应电动势，从而能将电能从通电线圈绕组，传送到感应线圈绕组；感应线圈绕组与卷线电导通，能随着卷筒转动，通电线圈绕组将电，通过感应线圈绕组最终传送到卷线，而通电线圈绕组不随转筒转动，或者，通电线圈绕组与卷线电导通，随着卷筒转动，卷线将电，通过通电线圈绕组最终传送到感应线圈绕组，而感应线圈绕组不随转筒转动。

2.基于权利要求1的装置，包括铁芯，铁芯可为增强磁性的任何物体，能将所述空间的磁场增强。

3.基于权利要求1的装置，所述卷线具有承重功能。

4.基于权利要求2的装置，所述卷线具有承重功能。

5.基于权利要求1的装置，所述卷线能与其他功能线路组合成一线。

6.基于权利要求2的装置，所述卷线能与其他功能线路组合成一线。