CN114436065A - 一种轴径可变的卷轴 - Google Patents
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Abstract
一种轴径可变的卷轴，包括第一扩张支持部11与第二扩张支持部12通过压力调节部3活动连接，所述压力调节部3还包括体积可变的内部腔体4，腔体中的物质为工作介质5，通过工作介质5的物理、化学变化，引起腔体体积变化，使第1扩张支持部11与第2扩张支持部12的相对距离变化。在不借助除本机构之外的人员、设备、能源的情况下，通过卷轴所处环境的变化，引起卷轴按需要膨胀，达到拉紧卷轴上绳索的效果。
Description
技术领域
本发明属于膨胀轴领域，具体涉及一种可以独立调节轴径的卷轴。
背景技术
传统上，一般使用电机、人力等作为动力，转动卷轴，用于收线和放线，传统方式存在一定的技术问题。电池或电缆供电的电机设备结构复杂，在水下环境容易进水损坏。在地下、海底、下水道等不适宜人员活动或电磁环境复杂，难以通过电磁遥控或人员手工操作的环境中，难以自动拉紧缠绕在卷轴上的绳索。
发明内容
本发明提供了一种可以独立调节轴径的卷轴，通过流体压力调节卷轴直径，实现拉紧或放松缠绕在卷轴上绳索的机构。
一种轴径可变的卷轴，包括第一扩张支持部11与第二扩张支持部12通过压力调节部3活动连接，所述压力调节部3还包括体积可变的内部腔体4，腔体中的物质为工作介质5，通过工作介质5的物理、化学变化，引起腔体体积变化，使第1扩张支持部11与第2扩张支持部12的相对距离变化。
作为优选，所述压力调节部3为柱型活塞式结构。
作为优选，所述工作介质5为在不同温度、气压下会发生相变的材料。
作为优选，所述工作介质5为酸性强于碳酸的酸性物质和碳酸钙的组合物。
作为优选，所述压力调节部3上还设置有限压阀32，限压阀位于内部腔体4的腔壁上，当内部腔体4压力过大时，限压阀打开使内部腔体4与外部环境连通，防止装置整体结构损坏。
作为优选，所述压力调节部3上还设置有第一限位器31，当内部腔体体积达到一定值时，内部腔体体积不再增大。
作为优选，所述扩张支持部上设置有导绳槽2，卷轴上的绳索通过所述导绳槽2缠绕于所述卷轴之上。
作为优选，所述导绳槽2包括滑轮结构，用于减少绳索与卷轴间的摩擦阻力。
作为优选，所述卷轴还设有第二限位器33，第二限位器的端部分别与第一支持部、第二支持部相连接，限制第一、第二支持部相互靠近，防止卷轴上的绳索突然放松。
作为优选，所述压力调节部3包括2个或2个以上柱型活塞式结构。
本发明的技术效果：在不借助除本机构之外的人员、设备、能源的情况下，通过卷轴所处环境的变化，引起卷轴按需要膨胀，达到拉紧卷轴上绳索的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1为一种轴径可变的卷轴的结构示意图。
图2为一种轴径可变的卷轴与绳索配合时的结构示意图。
图3为工作介质为酸性物质和碳酸钙组合时一种轴径可变的卷轴的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
一种轴径可变的卷轴，包括第一扩张支持部11与第二扩张支持部12通过压力调节部3活动连接，所述压力调节部3还包括体积可变的内部腔体4，腔体中的物质为工作介质5，通过工作介质5的物理或化学变化，引起腔体体积变化，进而可以带动支持部发生变化，使第1扩张支持部11与第2扩张支持部12的相对距离变化，支持部的相对距离发生变化时，卷轴的轴径尺寸就发生变化，在卷轴上的绳索就会相应的被拉伸或者放松。
扩张支持部的形状可以多种多样，且第1扩张支持部与第2扩张支持部的形状可以不相同，形状只需要支持住其上缠绕的绳索，优选扩张支持部的形状可以为条状，条状的有益效果是能根据实际应用本卷轴的需要，在其上缠绕不同圈数的绳索，当其上缠绕的绳索数量为n时，卷轴轴径的长度每扩张距离s时，能引起绳索扩张的距离为2ns，放大效果明显，因此条状的扩张支持部在收紧绳索时，效率很高。
引起卷轴轴径尺寸变化的因素是外在条件。以压力介质为在不同温度、气压下会发生相变的材料为例。一旦卷轴所处的环境由正常环境，变换为工业废水等温度比较高的环境时。相变材料就会由液态或固态变成气态，此时相变材料的体积增大，相应的能使压力调节部的体积发生膨胀，从而促使第一和第二支持部的相对距离发生变化，引起卷轴的轴径发生膨胀，起到拉紧卷轴上绳索的作用。
压力调节部的内部腔体中，设置有引起腔体体积变化的工作介质，工作介质可以是水，当轴径可变的卷轴所在地的环境从常温常压变化为温度超过100摄氏度后，水逐渐由液体变为气体，总体积增大，推动压力调节部的内部腔体变大，推动活塞的两端向相反的方向运动，带动分别与活塞两端固定连接的第1扩张支持部与第2扩张支持部向相反的方向运动，达到增加卷轴轴径的效果。
压力调节部的内部腔体中的工作介质可以是烃类物质或混合的工质，如正戊烷，当轴径可变的卷轴所在地的环境从常温常压变化为温度超过36摄氏度后，正戊烷逐渐由液体变为气体，总体积增大，推动压力调节部的内部腔体变大，推动活塞的两端向相反的方向运动，带动分别与活塞两端固定连接的第1扩张支持部与第2扩张支持部向相反的方向运动，达到增加卷轴轴径的效果。
同理，适应于常温常压下使用的工作介质还可以是：2-甲基丁烷，相变温度25℃，2,2-二甲基丙烷，相变温度9℃，也可以选用若干种工作介质组成混合物，用于不同温度和压力环境下。
更进一步地，为了更精准地收紧绳索，可以采用比热容较大而相变前后体积变化小的工作介质，如正十六烷。在常压下，正十六烷固液变化的临界温度是28℃，而正十六烷比热容较大，相变速度相对较慢，固液相变后，体积变化小，适用于更精准地收紧绳索。
作为优选，所述压力调节部3为柱型活塞式结构。活塞式的结构工艺成熟，且对内部体积变化敏感，可以通过调节活塞截面的面积来控制压强和压力的传导。当内部相变材料在正常环境和工业废水等工作环境的温度等因素差异不大，相变材料体积变化较小时，可以通过配置较大的活塞截面面积，使较小的压强变化产生足够设计要求的对活塞两面的推力。
作为优选，所述工作介质5为酸性强于碳酸的酸性物质和碳酸钙的组合物。当正向放置时，酸性液体与碳酸钙固体是相分离的，不产生反应，在工作过程中，如图3所示，调节卷轴的位置发生变化，使酸性物质与碳酸钙固体相互接触，发生化学反应产生二氧化碳气体，二氧化碳气体使活塞膨胀，为了防止膨胀的过程中支持部的两端距离的过大，所述压力调节部3上还设置有第一限位器31，当内部腔体体积达到一定值时，内部腔体体积不再增大。
作为优选，所述压力调节部3上还设置有限压阀32，限压阀位于内部腔体4的腔壁上，当内部腔体4压力过大时，限压阀打开使内部腔体4与外部环境连通，防止因腔体内压力过大，防止压力过大损坏压力调节部或收紧绳索速度过快。
作为优选，所述扩张支持部上设置有导绳槽2，卷轴上的绳索通过所述导绳槽2缠绕于所述卷轴之上，所述导绳槽2可以为滑轮结构，对于非液体的工作环境，可以在导绳槽上增加润滑油等物质，用于减少绳索与卷轴间的摩擦阻力。
作为优选，所述卷轴还设有第二限位器33，限位器的端部分别与第一支持部、第二支持部相连接，限位器可以采用活动销连接，不限制第一支持部和第二支部的分离运动，但可以限制第一、第二支持部相互靠近，防止卷轴轴径变小引起卷轴上的绳索突然放松，也可以起到当从废水环境中取出时使，不缩小卷轴轴径的作用。可以在第二扩张支持部和第一扩张支持部间设置限位杆，设置限位杆的位置，可以使限位杆不与缠绕在卷轴上的绳索相接触，不影响绳索的收紧。
第二限位器33可以为限位杆，所述限位杆分为外管和内管，外管与第一扩张部固定连接，内管与第二扩张部固定连接，外管套在内管外，外管上设置限位孔，内管上设置弹性卡位部件，弹性卡位部件与限位孔相对应，当在压力调节部作用下，两个扩张支持部互相远离时，内管上的弹性卡位部件被外管压入内管内，运动一段距离后，内管上的弹性卡位部件经过外管上的限位孔，因限位孔不能压住弹性卡位部件，弹性卡位部件逐渐从限位孔中弹出，此时，当两扩张支持部受使两扩张支持部相靠近的力时，内管因弹性卡位部件卡在外管的限位孔上，两者不能相互靠近，上述外管的限位孔，也可以沿管轴方向每隔一定距离就设置1个，这些限位孔与弹性卡位部件相应配合，能使内外两管只能沿两管的共同轴线做相互分离的单个方向运动。这保证了当压力调节部内压力小于缠绕在两扩张支持部的绳索给扩张支持部的压力时，卷轴的轴径不会突然变小，引起绳索从卷轴上脱落等问题。
上述限位杆可以设置1个或多个，当设置2个或更多限位杆均匀地分布在两扩张支持部之间，可以使两扩张支持部在受到相互靠近的力时，能承受比单个限位杆更大的力，且能保持平衡，不容易发生扩张支持部的一端相互靠近引起卷轴损坏或绳索脱落。
上述限位杆弹性卡位部件卡在限位孔后，可通过手动按压弹性卡位部件，将其从限位孔中推出，从而使限位杆还原原有长度，方便卷轴的再次使用。
限位杆内外管中还设置有限位绳，限位绳的两端分别固定在内外管的端点，限位绳的长度，用于限制两扩张支持部的扩张卷轴轴径能最大值，以防止卷轴轴径过大引起卷轴损坏或拉断缠绕的绳索。设置限位绳的位置，可以使限位绳不与缠绕在卷轴上的绳索相接触，防止与绳索相互纠缠，影响绳索的收紧。
也可以在两扩张支持部之间只设置限位绳，不设置限位杆，也能起到限制两扩张支持部的扩张卷轴轴径能最大值，以防止卷轴轴径过大引起卷轴损坏或拉断缠绕的绳索的作用。
上述限位绳和限位杆，也可以单独或组合设置在压力调节部的两个活动部之间，也能起到限制两扩张支持部的扩张卷轴轴径能最大值，以防止卷轴轴径过大引起卷轴损坏或拉断缠绕的绳索的作用。
为了增加对绳索的放松或收紧效果，作为优选，所述压力调节部3包括2个或2个以上柱型活塞式结构，通过增加压力调节部的数量，可以增大压力调节部队转轴的两个支持部的扩张力。通过增加压力调节部的数量，还可以起到增加卷轴长度的作用，使可以缠绕在卷轴上的绳子的匝数增加，当匝数增加时，卷轴轴径增加单位长度，引进绳索长度变化量等比例的相应增加。
以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种轴径可变的卷轴，包括第一扩张支持部(11)与第二扩张支持部(12)通过压力调节部(3)活动连接，其特征在于，所述压力调节部(3)还包括体积可变的内部腔体(4)，腔体中的物质为工作介质(5)，通过工作介质(5)的物理、化学变化，引起腔体体积变化，使第一扩张支持部(11)与第二扩张支持部(12)的相对距离变化。
2.如权利要求1所述的轴径可变的卷轴，其特征在于，所述压力调节部(3)为柱型活塞式结构。
3.如权利要求2所述的轴径可变的卷轴，其特征在于，所述工作介质(5)为在不同温度、气压下会发生相变的材料。
4.如权利要求2所述的轴径可变的卷轴，其特征在于，所述工作介质(5)为酸性强于碳酸的酸性物质和碳酸钙的组合物。
5.如权利要求2所述的轴径可变的卷轴，其特征在于，所述压力调节部(3)上还设置有限压阀(32)，限压阀位于内部腔体(4)的腔壁上，当内部腔体(4)压力过大时，限压阀打开使内部腔体(4)与外部环境连通。
6.如权利要求5所述的轴径可变的卷轴，其特征在于，所述压力调节部(3)上还设置有第一限位器(31)，当内部腔体(4)体积达到一定值时，内部腔体(4)体积不再增大。
7.如权利要求1到6中任一项所述的轴径可变的卷轴，其特征在于，所述扩张支持部上设置有导绳槽(2)，卷轴上的绳索通过所述导绳槽(2)缠绕于所述卷轴之上。
8.如权利要求7所述的轴径可变的卷轴，其特征在于，所述导绳槽(2)包括滑轮结构，用于减少绳索与卷轴间的摩擦阻力。
9.如权利要求2所述的轴径可变的卷轴，其特征在于，所述卷轴还设有第二限位器(33)，第二限位器的端部分别与第一支持部、第二支持部相连接，限制第一、第二支持部相互靠近。
10.如权利要求1所述的轴径可变的卷轴，其特征在于，所述压力调节部(3)为2个或2个以上柱型活塞式结构。
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