CN113120702B

CN113120702B - 一种收放电缆装置

Info

Publication number: CN113120702B
Application number: CN202110438039.1A
Authority: CN
Inventors: 袁玮; 吴剑; 王耀; 张博; 张龙; 唐锐; 张永刚; 杜俊; 李闯; 曹海静; 章元爱
Original assignee: China Railway Southwest Research Institute Co Ltd
Current assignee: China Railway Southwest Research Institute Co Ltd
Priority date: 2021-04-22
Filing date: 2021-04-22
Publication date: 2023-03-31
Anticipated expiration: 2041-04-22
Also published as: CN113120702A

Abstract

本发明公开了一种收放电缆装置，涉及设备供电技术领域，包括储线箱、牵引轮和电缆；储线箱内固定设有若干滑轮A且可滑动的设置有滑板，滑板上固定设置有若干滑轮B，滑轮A与滑轮B相对设置，滑板可带动滑轮B靠近或远离滑轮A运动；牵引轮设置于储线箱的一侧，储线箱上开设有穿线孔A和穿线孔B；电缆在牵引轮上缠绕一圈，电缆的一端穿过穿线孔A并交替绕过若干组滑轮A和滑轮B后由穿线孔B穿出，电缆可在穿线孔A内自由滑动，电缆在穿线孔B处与储线箱固定连接。该装置可采用整根绝缘性良好的电缆直接供电，确保供电安全；在收放线时，可保持电缆线外接外界电源端的位置不变，避免出现电缆乱线和相互缠绕的问题。

Description

一种收放电缆装置

技术领域

本发明涉及设备供电技术领域，具体为一种收放电缆装置。

背景技术

受复杂的地形条件和恶劣的自然环境影响，建设高海拔铁路、公路时将不可避免的需要修建大量的隧道，由于高海拔铁路、公路受高地应力、显著的地形高差、急剧的气候差异、复杂的地质条件、脆弱的生态环境等特殊施工条件影响，其建设难度极大。目前通常是采用钻爆法施工的方式开挖隧道，而在高海拔环境下，内燃机设备容易因燃料燃烧不充分，导致设备功率急剧下降，油耗增加，还使得设备排放的尾气中有毒有害物质大幅升高，极大的影响了隧道整体施工作业效率、质量和作业安全性。经研究，可对传统钻爆法施工中常用的内燃挖机和装载机等设备进行电力化改装，利用全电力化设备施工可有效解决上述内燃机设备施工中遇到的问题，以提高整体施工效率、降低施工能耗、改善隧道内作业环境质量。

在对内燃挖机和装载机等进行电力化改装时，受高寒地区电池充放电性能会严重下降的影响，一般不宜采用电池直接供电，而多采用外接电缆线的方式进行改装。

现有技术中，外接电缆线时通常是通过卷筒输送电缆，为避免卷筒转动收放缆线时，其接入外界电源的一端附近出现电缆乱线、缠绕问题，通常在卷筒上安装与外界电源导通的受电滑环，缠绕在卷筒上的电缆一端在受电滑环上滑动导通，电缆的另一端与用电设备连接导通来实现供电。

然而这种形式的配电对于绝缘安全性有着极高的要求，且滑环受电的形式长时间使用易出现滑动部位磨损，导致接触不良的情况发生。在用于对隧道开挖设备进行电力化改造时，通常需要接入高压电源，且地形条件复杂、作业环境恶劣，为确保作业安全，不宜选用上述滑环供电的形式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种收放电缆装置，可采用整根绝缘性良好的电缆直接供电的形式，确保供电安全；在收放线时，可保持电缆线外接外界电源端的位置不变，避免出现电缆乱线和相互缠绕的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种收放电缆装置，包括储线箱、牵引轮和电缆；

所述储线箱内固定设置有呈一字型排列的若干滑轮A，所述储线箱内可滑动的设置有滑板，所述滑板的一侧固定设置有呈一字型排列的若干滑轮B，所述滑轮A与所述滑轮B相对设置，所述滑板可带动所述滑轮B靠近或远离所述滑轮A运动；所述牵引轮设置于所述储线箱的一侧，所述储线箱靠近所述牵引轮的一侧开设有穿线孔A，所述储线箱的另一侧开设有穿线孔B；所述电缆的一端用于与用电设备连接，所述电缆在所述牵引轮上缠绕一圈，所述电缆的另一端穿过所述穿线孔A并交替绕过若干组所述滑轮A和滑轮B后由所述穿线孔B穿出，所述电缆可在所述穿线孔A内自由滑动，所述电缆在穿线孔B处与所述储线箱固定连接。

进一步的，还包括驱动装置，所述驱动装置包括电机、拨盘、齿条、带轮A、带轮B和皮带，所述齿条可滑动的设置于所述储线箱内，所述齿条与所述滑板固定连接，所述拨盘的圆周上设置有拨齿，所述拨齿与所述齿条相适配，所述带轮A与所述拨盘同轴固定连接，所述带轮B与所述牵引轮同轴固定连接，所述带轮A和带轮B通过所述皮带传动连接，所述电机的输出轴与所述牵引轮同轴固定连接。

进一步的，还包括控制器、第一计数器和第二计数器，所述牵引轮的一端偏离其圆心位置开设有计数孔，所述第一计数器与所述计数孔相适配，所述第一计数器用于在所述计数孔转过所述第一计数器的位置时计数，所述第二计数器用于对所述齿条滑动的齿数计数，所述第一计数器和第二计数器均与所述控制器电连。

进一步的，所述皮带选用同步皮带，所述带轮A和带轮B选用相同的同步带轮，所述计数孔和拨齿均有若干个，若干所述计数孔和若干所述拨齿均呈圆周均布设置。

进一步的，所述储线箱的内壁开设有滑槽，所述滑板的两侧均设置有滚轮，所述滚轮可滚动的设置于所述滑槽内；所述储线箱的底部开设有齿条滑槽，所述齿条可滑动的设置于所述齿条滑槽内。

进一步的，其特征在于，所述电缆靠近所述穿线孔B的一端端部连接有插头。

进一步的，还包括小车，所述储线箱和牵引轮均固定安装在所述小车上。

本发明的有益效果是：

该装置采用整根绝缘性良好的电缆直接供电的形式，确保供电安全。设置储线箱和牵引轮搭配完成收放线过程，储线箱可适时调整其所收纳电缆的长度，一方面保持外接外界电源端的位置不变，另一方面可有效避免在收放卷过程中出现电缆缠绕或电缆拖拽现象。牵引轮可在任意方向收放卷时对电缆进行导向，避免电缆与储线箱的壳体发生刮擦而损伤。

设置驱动机构，通过皮带传动机构、齿条和拨轮实现了牵引轮转动动作和滑板平移动作的同步传动，减少了动力部件，控制过程亦相对简单、可靠。设置第一计数器和第二计数器分别对收放电缆线的长度进行检测并对比，保证设备运转的安全性和稳定性。

附图说明

图1为本发明一种收放电缆装置的结构示意图；

图2为图1所示的背面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1、图2所述，一种收放电缆装置，包括储线箱100、牵引轮200和电缆400。储线箱100内固定设置有呈一字型排列的若干滑轮A110，储线箱100内可滑动的设置有滑板130，滑板130的一侧固定设置有呈一字型排列的若干滑轮B120，滑轮A110与滑轮B120相对设置，滑板130可带动滑轮B120靠近或远离滑轮A110运动。牵引轮200设置于储线箱100的一侧，储线箱100靠近牵引轮200的一侧开设有穿线孔A111，储线箱100的另一侧开设有穿线孔B121。电缆400的一端用于与用电设备连接，电缆400在牵引轮200上缠绕一圈后，其另一端穿过穿线孔A111并交替绕过若干组滑轮A110和滑轮B120后由穿线孔B121穿出。电缆400可在穿线孔A111内自由滑动，电缆400在穿线孔B121处与储线箱100固定连接。

该装置在使用时，电缆400靠近穿线孔B121的一端端部连接有插头170，电缆400通过插头170与外界电源连接。如图1所示方向，当外接的用电设备需要向远离该装置方向移动时，驱动牵引轮200顺时针方向转动，并同步驱动滑板130带动滑轮B120向靠近滑轮A110方向移动，可实现电缆400的放线；反之，当外接的用电设备需要向靠近该装置方向移动时，驱动使牵引轮200逆时针方向转动，并同步驱动滑板130带动滑轮B120远离滑轮A110方向移动，可实现电缆400的收线。在该装置中，未放出的电缆400收纳于储线箱100内，可在不改变连接插头170的一端电缆的位置的前提下，通过移动滑板130动态调整储线箱100内的电缆长度，有效避免在收放电缆的过程中出现电缆缠绕或电缆拖拽现象。设置牵引轮200对电缆的收放过程进行牵引，可对电缆400在穿线孔A111内的滑动进行导向，避免电缆400与穿线孔A111的孔口边缘进行刮擦而损伤。

上述牵引轮200的转动动作和滑板130的滑动动作均可通过多种单独的驱动装置在协同控制下进行驱动。本实施例中，设置的驱动装置包括电机210、拨盘140、齿条150、带轮A160、带轮B161和皮带162。齿条150可滑动的设置于储线箱120内，齿条150与滑板130固定连接，拨盘140的圆周上设置有拨齿141，拨齿141与齿条150相适配，带轮A160与拨盘140同轴固定连接，带轮B161与牵引轮200同轴固定连接，带轮A160和带轮B161通过皮带162传动连接。电机210的输出轴与牵引轮200同轴固定连接。

电机210可直接带动牵引轮200转动，进一步的带动带轮B161转动，在皮带162的作用下，带轮A160随之一起转动，进一步的可使拨盘140转动，在拨盘140持续转动过程中，当拨齿141经过齿条150时，可拨动齿条150平移一个齿距。牵引轮200转动一圈收放电缆的长度可由其直径确定，齿条150平移一个齿距时储线箱100收放线长度可根据实际测得，亦可通过计算得出（上述储线箱100内的若干滑轮A110和若干滑轮B120实际上通过滑轮组的形式组成了电缆线倍增系统，齿条150的平移距离、缠绕有电缆的滑轮数量与电缆收放线长度之间成确定的关系）。据此可选择合适尺寸的带轮A160、带轮B161和拨盘140，在电机210驱动牵引轮200转过一定角度时，同时带动齿条150移动一个确定的距离，完成近似等长的电缆收放过程，通过该设置使得电缆收放线过程的控制相对简单。需要说明的是，储线箱100设置的齿条150实际采用步进式放线过程，即每移动一个齿距放出一段电缆，在具体设置时，还需综合考虑牵引轮200与储线箱100之间的距离，满足该段电缆的长度既能容置于该距离内又不会出现电缆拖拽缠绕的设计要求。

该收放电缆装置还设置有控制器、第一计数器230和第二计数器。牵引轮200的一端偏离其圆心位置开设有计数孔220，第一计数器230与计数孔220相适配，第一计数器230用于在计数孔220转过第一计数器230的位置时计数。设置第一计数器230可时实检测记录牵引轮200转动的圈数或角度（检测角度时第一计数器230有若干个，且呈圆周均布），结合牵引轮200的直径大小可换算出牵引轮200收放电缆线的长度。在应用于复杂环境（如隧道挖掘用电改设备驶入隧道内无法直观观察其位置）时，可通过上述换算的长度确定用电设备所处的位置，方便对用电设备的动作进行控制。第二计数器用于对齿条150滑动的齿数计数，可以检测齿条150滑动的距离，进一步换算得出电缆收放线的长度。第一计数器230和第二计数器均与控制器电连，可将第一计数器230与第二计数器检测到的电缆收放线的长度分别进行对比检验。

在具体实施时，皮带162选用同步皮带，带轮A160和带轮B161选用相同的同步带轮，计数孔220和拨齿141均有若干个，若干计数孔220和若干拨齿141均呈圆周均布设置。通过同步皮带传动机构的设置，保证其速比恒定，当牵引轮200转动一周时，拨盘140同步转动一周。由此，根据牵引轮200直径和齿条150平移一个齿距时储线箱100收放线长度可直接确定拨盘140上拨齿141的数量（拨齿141呈圆周均布），以实现储线箱100和牵引轮200同步随动，避免电缆拖拽磨损或电缆缠绕情况。

进一步的，储线箱100的内壁开设有滑槽101，滑板130的两侧均设置有滚轮131，滚轮131可滚动的设置于滑槽101内；储线箱100的底部开设有齿条滑槽103，齿条150可滑动的设置于齿条滑槽103内。通过该设置，使滑板130的滑动顺畅稳定，保证装置的整体稳定运行。

进一步的，还包括小车300，储线箱100和牵引轮200均固定安装在小车300上，增强整个装置的机动性，可根据需要移动至外界固定电源附近，使用方便。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种收放电缆装置，其特征在于，包括储线箱（100）、牵引轮（200）和电缆（400）；

所述储线箱（100）内固定设置有呈一字型排列的若干滑轮A（110），所述储线箱（100）内可滑动的设置有滑板（130），所述滑板（130）的一侧固定设置有呈一字型排列的若干滑轮B（120），所述滑轮A（110）与所述滑轮B（120）相对设置，所述滑板（130）可带动所述滑轮B（120）靠近或远离所述滑轮A（110）运动；所述牵引轮（200）设置于所述储线箱（100）的一侧，所述储线箱（100）靠近所述牵引轮（200）的一侧开设有穿线孔A（111），所述储线箱（100）的另一侧开设有穿线孔B（121）；所述电缆（400）的一端用于与用电设备连接，所述电缆（400）在所述牵引轮（200）上缠绕一圈，所述电缆（400）的另一端穿过所述穿线孔A（111）并交替绕过若干组所述滑轮A（110）和滑轮B（120）后由所述穿线孔B（121）穿出，所述电缆（400）可在所述穿线孔A（111）内自由滑动，所述电缆（400）在穿线孔B（121）处与所述储线箱（100）固定连接；

还包括驱动装置，所述驱动装置包括电机（210）、拨盘（140）、齿条（150）、带轮A（160）、带轮B（161）和皮带（162），

所述齿条（150）可滑动的设置于所述储线箱（100）内，所述齿条（150）与所述滑板（130）固定连接，所述拨盘（140）的圆周上设置有拨齿（141），所述拨齿（141）与所述齿条（150）相适配，所述带轮A（160）与所述拨盘（140）同轴固定连接，所述带轮B（161）与所述牵引轮（200）同轴固定连接，所述带轮A（160）和带轮B（161）通过所述皮带（162）传动连接，所述电机（210）的输出轴与所述牵引轮（200）同轴固定连接；

还包括控制器、第一计数器（230）和第二计数器，所述牵引轮（200）的一端偏离其圆心位置开设有计数孔（220），所述第一计数器（230）与所述计数孔（220）相适配，所述第一计数器（230）用于在所述计数孔（220）转过所述第一计数器（230）的位置时计数，所述第二计数器用于对所述齿条（150）滑动的齿数计数，所述第一计数器（230）和第二计数器均与所述控制器电连。

2.根据权利要求1所述的一种收放电缆装置，其特征在于，所述皮带（162）选用同步皮带，所述带轮A（160）和带轮B（161）选用相同的同步带轮，所述计数孔（220）和拨齿（141）均有若干个，若干所述计数孔（220）和若干所述拨齿（141）均呈圆周均布设置。

3.根据权利要求1所述的一种收放电缆装置，其特征在于，所述储线箱（100）的内壁开设有滑槽（101），所述滑板（130）的两侧均设置有滚轮（131），所述滚轮（131）可滚动的设置于所述滑槽（101）内；所述储线箱（100）的底部开设有齿条滑槽（103），所述齿条（150）可滑动的设置于所述齿条滑槽（103）内。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种收放电缆装置，其特征在于，所述电缆（400）靠近所述穿线孔B（121）的一端端部连接有插头（170）。

5.根据权利要求4所述的一种收放电缆装置，其特征在于，还包括小车（300），所述储线箱（100）和牵引轮（200）均固定安装在所述小车（300）上。