CN112173891A - 一种无滑环线缆收放装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无滑环线缆收放装置及方法。该装置包括卷筒基座，定轴轮系，卷筒组，万向导线架，动力组件。本发明利用定轴轮系卷筒方案替代了现有的滑环卷筒方案，取代了滑动接触的导电装置，避免了收放线缆引起的线缆扭曲，实现用一根软电缆直接给用电器供电，提高了导电性能，降低了输送电力时的能量损失，并且使结构更简洁方便制造与维护。

Description

一种无滑环线缆收放装置及方法
技术领域
本发明涉及电力、电缆领域，具体地说是一种无滑环线缆收放装置，还涉及与该装置相应的无滑环线缆收放方法。
背景技术
软电缆卷筒式供电装置是一种比较理想的大型运行机构供电方式，电缆卷筒上缠绕的软电缆一端与地面电源相连，当需要充电的用电器靠近时供电电缆从卷筒上拉出，充电完毕电缆被卷绕装置卷绕在卷筒上。
显然，缠绕在卷筒上的软电缆要随卷筒一起旋转，因此软电缆不能简单地直接与配电柜相连。解决这一问题的一般方法是在电缆卷筒上安装碳刷滑环集电器，消除卷筒旋转的影响，实现软电缆的接续。这种导电方式的优点是结构比较紧凑，但是滑环导电机构本身结构较复杂，难于制造、安装及维护，安全可靠性较差，导电性能也受到一定限制。更重要的是这种导电方式未彻底摆脱滑动接触的导电方式，没有最终实现软电缆直接供电。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无滑环线缆收放装置及其使用方法，用于对各种大型运行机构供电的电缆的自动收放，实现软电缆直接供电的方式，便于制造，安装及维护，导电性能大幅度提升。
为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案实现：
一种无滑环线缆收放装置，包括卷筒基座、卷筒组、定轴轮系、万向导线架、动力组件，其中
所述卷筒基座设有主轴；
所述卷筒组包括同轴依次设置的收放卷筒、过渡卷筒、固定卷筒，所述收放卷筒用于缠绕线缆并可转动地置于主轴上，所述过渡卷筒与收放卷筒固接，所述固定卷筒置于卷筒基座上；
所述定轴轮系包括中心齿轮、内齿圈、惰轮支架、至少两个惰轮，所述中心齿轮可转动地安装于主轴上，所述惰轮支架固定于主轴上，惰轮支架向外延伸出惰轮支架侧板，所述惰轮固定于惰轮支架侧板末端，所述惰轮以主轴为中心对称分布于中心齿轮和内齿圈之间并分别与中心齿轮和内齿圈啮合，所述内齿圈与过渡卷筒同轴固接，所述中心齿轮和内齿圈转向相反；
所述万向导线架包括导线轮组支架、导线轮组、万向支架、导线支架，所述导线轮组支架上设有用于穿过线缆的导线轮组，所述导线轮组支架可转动地安装于万向支架上，所述万向支架安装于导线支架上，所述导线支架固接于中心齿轮上随中心齿轮一同转动，所述万向导线架在动力主轴轴线方向上位于于过渡卷筒、固定卷筒之间；
所述动力组件包括动力轮轴、动力轮、从动轮，所述动力轮固定于动力轮轴上，动力轮与从动轮相啮合，从动轮与收放卷筒同轴固接。
作为优选，所述卷筒基座还包括左墙板、右墙板及底座，所述左墙板、右墙板固定于底座上，所述主轴两端固定于左墙板、右墙板处不旋转，所述中心齿轮通过轴承安装于主轴上，所述动力轮轴安装在右墙板上，所述固定卷筒固定安装于左墙板上。
作为优选，所述左墙板、右墙板外侧均设有用于加固的筋板。
作为优选，所述惰轮的数量为两个，所述定轴轮系的内齿圈齿数等于中心齿轮齿数与两惰轮齿数之和。
一种无滑环线缆收放方法，采用上面所述的无滑环线缆收放装置进行线缆的收放，包括以下步骤：
步骤一：将所用的装置各部件就位，所述动力轮轴与动力源相连；
步骤二：线缆从收放卷筒上预留孔位穿入合适长度并固定，穿入线缆与外侧线缆互不干扰；穿入线缆经收放卷筒内部，并从过渡卷筒上预留孔位穿出，在过渡卷筒外缠绕若干圈数，再从万向导线架中穿出以与过渡卷筒相反缠线方向缠绕在固定卷筒上，最后线缆从左墙板下方开孔中穿出无滑环线缆收放装置，穿出的线缆为线缆近地端且通至固定电源，此时穿出无滑环线缆收放装置的近地端线缆长度固定与内部线缆互不干扰，线缆远地端从收放卷筒延伸至移动用电设备。
步骤三：当移动用电设备需要充电，通过控制系统操作，电机驱动动力轮轴带动从动轮控制收放卷筒朝一个方向旋转，收放卷筒开始卷线，与之固接的过渡卷筒、内齿圈同方向转动，同时，中心齿轮、万向导线架在内齿圈、惰轮的驱动下朝与过渡卷筒相反方向转动，使得过渡卷筒、固定卷筒分别进行收线、放线过程，或者分别进行放线、收线过程，由此实现在该无滑环线缆收放装置内部的过渡卷筒和固定卷筒之间线缆的转移，而不影响装置外部线缆远地端和近地段的正常工作；
步骤四：当收放卷筒达到收线长度后停止转动；
步骤五：当充电完毕，通过控制系统控制，电机驱动动力轮轴带动从动轮控制收放卷筒朝另一个方向旋转，收放卷筒开始卷线，与之固接的过渡卷筒、内齿圈同方向转动，同时，中心齿轮、万向导线架在内齿圈、惰轮的驱动下朝与过渡卷筒相反方向转动，使得过渡卷筒、固定卷筒分别进行收线、放线过程，或者分别进行放线、收线过程，由此实现在该无滑环线缆收放装置内部的过渡卷筒和固定卷筒之间与步骤三相反方向的线缆转移，而不影响装置外部线缆远地端和近地端的正常工作；
步骤六：当线缆完全收回，动力轮轴均停止转动，一个周期作业结束。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
现有技术中的滑环导电机构本身结构较复杂，难于制造、安装及维护，安全可靠性较差，导电性能也受到一定限制，更重要的是这种导电方式未彻底摆脱滑动接触的导电方式，没有最终实现软电缆直接供电。
本发明提供一种无滑环线缆收放装置及方法，与现有滑环卷筒相比，本发明解决了滑环卷筒的弊端，相比于滑环卷筒设计更加简洁，不仅便于制造、安装及维护，在导电性能上由于摆脱了碳刷滑环的导电方式，由电缆直接供电，大大提高了其导电性能。
附图说明
图1为本发明一种无滑环线缆收放装置的透视结构示意图；
图2为本发明一种无滑环线缆收放装置的主视结构图；
图3为图1中卷筒基座的结构示意图；
图4为图1中的卷筒组的结构示意图；
图5为图1中定轴轮系、万向导线架处的结构示意图；
图6为图5中惰轮支架处的结构示意图；
图7为图1中万向导线架处的结构示意图；
图8为图1中动力组件的结构示意图；
图中附图标记如下：
10—卷筒基座；11—底座；12—筋板；13—左墙板；14—主轴；15—右墙板；20—卷筒组；21—收放卷筒；22—过渡卷筒；23—固定卷筒；30—定轴轮系；31—内齿圈；32—中心齿轮；33—惰轮；34—惰轮支架；35—惰轮支架侧板；36—惰轮托板；37—惰轮轴；40—万向导线架；41—导线支架：42—万向支架；43—导线轮组；44—导线轮组支架；50—动力组件。51—从动轮；52—动力轮；53—动力轮轴。
具体实施方式
下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实例中的技术方案进行详细的描述。
实施例一
如图1至图8，本实施例提供了一种无滑环线缆收放装置，包括卷筒基座10、卷筒组20、定轴轮系30、万向导线架40、动力组件50。
所述卷筒基座10包括主轴14、左墙板13、右墙板15及底座11，所述左墙板13、右墙板15固定于底座11上，所述主轴14两端固定于左墙板13、右墙板15处不旋转。作为优选，所述左墙板13、右墙板15外侧均设有用于加固的筋板12。
所述卷筒组20包括同轴依次设置的收放卷筒21、过渡卷筒22、固定卷筒23，所述收放卷筒21用于缠绕线缆并可转动地置于主轴14上，所述过渡卷筒22与收放卷筒21固接，所述固定卷筒23置于卷筒基座10的左墙板13上固定不动。
所述定轴轮系30包括中心齿轮32、内齿圈31、惰轮支架34、至少两个惰轮33，所述中心齿轮32可转动地安装于主轴14上，例如可以通过轴承，所述惰轮支架34固定于主轴上，惰轮支架34向外延伸出惰轮支架侧板35，惰轮支架侧板35上装有惰轮托板36，该惰轮托板36设有一个扩展套筒，惰轮33的惰轮轴37穿过惰轮支架侧板35和惰轮托板36，设置惰轮托板36目的在于加强惰轮支架侧板35对惰轮33的承托能力，所述惰轮33以主轴为中心对称分布于中心齿轮32和内齿圈31之间并分别与中心齿轮32和内齿圈31啮合，其传动比设置为负，使内齿圈31与中心齿轮32转向相反。所述内齿圈31与过渡卷筒22同轴固接。
进一步地，所述惰轮33的数量可以为两个，所述定轴轮系30的内齿圈31齿数等于中心齿轮32齿数与两惰轮33齿数之和。
所述万向导线架40包括导线轮组支架44、导线轮组43、万向支架42、导线支架41，所述导线轮组支架44上设有用于穿过线缆的导线轮组43，所述导线轮组支架44可转动地安装于万向支架42上，所述万向支架42安装于导线支架上41，所述导线支架41固接于中心齿轮32上随中心齿轮32一同转动，所述万向导线架40在主轴14轴线方向上位于于过渡卷筒、固定卷筒之间。
所述动力组件50包括动力轮轴53、动力轮52、从动轮51，所述动力轮52固定于动力轮轴53上，所述动力轮轴53安装在右墙板上，动力轮52与从动轮51相啮合，从动轮51与收放卷筒21同轴固接。通过外部驱动电机驱动动力轮轴53带动动力轮52旋转。
一种无滑环线缆收放方法，采用上面所述的无滑环线缆收放装置进行线缆的收放，包括以下步骤：
步骤一：将所用的装置各部件就位，所述动力轮轴53与动力源相连；
步骤二：线缆从收放卷筒21上预留孔位穿入合适长度并固定，穿入线缆与外侧线缆互不干扰；穿入线缆经收放卷筒21内部，并从过渡卷筒22上预留孔位穿出，在过渡卷筒22外缠绕若干圈数，再从万向导线架40的导线轮组43中穿出以与过渡卷筒22相反缠线方向缠绕在固定卷筒23上，最后线缆从左墙板下方开孔中穿出无滑环线缆收放装置，穿出的线缆为线缆近地端且通至固定电源，此时穿出无滑环线缆收放装置的近地端线缆长度固定与内部线缆互不干扰，线缆远地端从收放卷筒21延伸至移动用电设备。
步骤三：当移动用电设备需要充电，通过控制系统操作，电机驱动动力轮轴带动从动轮51控制收放卷筒21朝一个方向旋转，收放卷筒21开始卷线，与之固接的过渡卷筒22、内齿圈31同方向转动，同时，中心齿轮、万向导线架在内齿圈31、惰轮的驱动下朝与过渡卷筒22相反方向转动，使得过渡卷筒22、固定卷筒23分别进行收线、放线过程，或者分别进行放线、收线过程，由此实现在该无滑环线缆收放装置内部的过渡卷筒22和固定卷筒23之间线缆的转移，而不影响装置外部线缆远地端和近地段的正常工作；
步骤四：当收放卷筒21达到收线长度后停止转动；
步骤五：当充电完毕，通过控制系统控制，电机驱动动力轮轴带动从动轮控制收放卷筒21朝另一个方向旋转，收放卷筒21开始卷线，与之固接的过渡卷筒22、内齿圈31同方向转动，同时，中心齿轮32、万向导线架40在内齿圈31、惰轮33的驱动下朝与过渡卷筒22相反方向转动，使得过渡卷筒22、固定卷筒23分别进行收线、放线过程，或者分别进行放线、收线过程，由此实现在该无滑环线缆收放装置内部的过渡卷筒22和固定卷筒23之间与步骤三相反方向的线缆转移，而不影响装置外部线缆远地端和近地端的正常工作；
步骤六：当线缆完全收回，动力轮轴53均停止转动，一个周期作业结束。
上面所述步骤三、步骤五中，从收放卷筒21内部延伸至过渡卷筒22的线缆可以有两种相反的缠绕方式，当某种缠绕方式下的过渡卷筒22朝一个方向转动在向外放线，则与之反向转动的万向导线架40带动放出的线缆缠绕至固定卷筒23，而当某种缠绕方式下的过渡卷筒22朝另一个方向转动在向内收线，则与之反向转动的万向导线架40带动线缆逐圈脱离固定卷筒23并缠绕至过渡卷筒22上。
上述方案中收放卷筒21、过渡卷筒22和固定卷筒23、万向导线架40的大小尺寸，可根据实际工况、线缆情况等要求而调整，例如根据万向导线架万向导线架40、过渡卷筒22的转速比，来调整过渡卷筒22和固定卷筒23的直径比，使得过渡卷筒22单位时间放线长度与固定卷筒23单位时间收线长度相匹配。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无滑环线缆收放装置，其特征在于：包括卷筒基座、卷筒组、定轴轮系、万向导线架、动力组件，其中
所述卷筒基座设有主轴；
所述卷筒组包括同轴依次设置的收放卷筒、过渡卷筒、固定卷筒，所述收放卷筒用于缠绕线缆并可转动地置于主轴上，所述过渡卷筒与收放卷筒固接，所述固定卷筒置于卷筒基座上；
所述定轴轮系包括中心齿轮、内齿圈、惰轮支架、至少两个惰轮，所述中心齿轮可转动地安装于主轴上，所述惰轮支架固定于主轴上，惰轮支架向外延伸出惰轮支架侧板，所述惰轮固定于惰轮支架侧板末端，所述惰轮以主轴为中心对称分布于中心齿轮和内齿圈之间并分别与中心齿轮和内齿圈啮合，所述内齿圈与过渡卷筒同轴固接，所述中心齿轮和内齿圈转向相反；
所述万向导线架包括导线轮组支架、导线轮组、万向支架、导线支架，所述导线轮组支架上设有用于穿过线缆的导线轮组，所述导线轮组支架可转动地安装于万向支架上，所述万向支架安装于导线支架上，所述导线支架固接于中心齿轮上随中心齿轮一同转动，所述万向导线架在动力主轴轴线方向上位于于过渡卷筒、固定卷筒之间；
所述动力组件包括动力轮轴、动力轮、从动轮，所述动力轮固定于动力轮轴上，动力轮与从动轮相啮合，从动轮与收放卷筒同轴固接。
2.根据权利要求1所述的无滑环线缆收放装置，其特征在于：所述卷筒基座还包括左墙板、右墙板及底座，所述左墙板、右墙板固定于底座上，所述主轴两端通过滚动轴承置于左墙板、右墙板，所述中心齿轮通过轴承安装于主轴上，所述动力轮轴安装在右墙板上，所述固定卷筒固定安装于左墙板上。
3.根据权利要求2所述的无滑环线缆收放装置，其特征在于：所述左墙板、右墙板外侧均设有用于加固的筋板。
4.根据权利要求1所述的无滑环线缆收放装置，其特征在于：所述惰轮的数量为两个，所述定轴轮系的内齿圈齿数等于中心齿轮齿数与两惰轮齿数之和。
5.一种无滑环线缆收放方法，其特征在于：采用权利要求2至4任一项所述的无滑环线缆收放装置进行线缆的收放，包括以下步骤：
步骤一：将所用的装置各部件就位，所述动力轮轴与动力源相连；
步骤二：线缆从收放卷筒上预留孔位穿入合适长度并固定，穿入线缆与外侧线缆互不干扰；穿入线缆经收放卷筒内部，并从过渡卷筒上预留孔位穿出，在过渡卷筒外缠绕若干圈数，再从万向导线架中穿出以与过渡卷筒相反缠线方向缠绕在固定卷筒上，最后线缆从左墙板下方开孔中穿出无滑环线缆收放装置，穿出的线缆为线缆近地端且通至固定电源，此时穿出无滑环线缆收放装置的近地端线缆长度固定与内部线缆互不干扰，线缆远地端从收放卷筒延伸至移动用电设备。
步骤三：当移动用电设备需要充电，通过控制系统操作，电机驱动动力轮轴带动从动轮控制收放卷筒朝一个方向旋转，收放卷筒开始卷线，与之固接的过渡卷筒、内齿圈同方向转动，同时，中心齿轮、万向导线架在内齿圈、惰轮的驱动下朝与过渡卷筒相反方向转动，使得过渡卷筒、固定卷筒分别进行收线、放线过程，或者分别进行放线、收线过程，由此实现在该无滑环线缆收放装置内部的过渡卷筒和固定卷筒之间线缆的转移，而不影响装置外部线缆远地端和近地段的正常工作；
步骤四：当收放卷筒达到收线长度后停止转动；
步骤五：当充电完毕，通过控制系统控制，电机驱动动力轮轴带动从动轮控制收放卷筒朝另一个方向旋转，收放卷筒开始卷线，与之固接的过渡卷筒、内齿圈同方向转动，同时，中心齿轮、万向导线架在内齿圈、惰轮的驱动下朝与过渡卷筒相反方向转动，使得过渡卷筒、固定卷筒分别进行收线、放线过程，或者分别进行放线、收线过程，由此实现在该无滑环线缆收放装置内部的过渡卷筒和固定卷筒之间与步骤三相反方向的线缆转移，而不影响装置外部线缆远地端和近地端的正常工作；
步骤六：当线缆完全收回，动力轮轴停止转动，一个周期作业结束。
6.根据权利要求5所述的无滑环线缆收放方法，其特征在于：上面所述步骤三、步骤五中，从收放卷筒内部延伸至过渡卷筒的线缆可以有两种相反的缠绕方式，当某种缠绕方式下的过渡卷筒朝一个方向转动在向外放线，则与之反向转动的万向导线架带动放出的线缆缠绕至固定卷筒，而当某种缠绕方式下的过渡卷筒朝另一个方向转动在向内收线，则与之反向转动的万向导线架带动线缆逐圈脱离固定卷筒并缠绕至过渡卷筒上。
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