CN115893097A - 一种煤矿井下电缆收卷装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿井下电缆收卷装置，具备，卷收辊，直线运动装置，设置在所述卷收辊的一侧，自由旋转结构，设置在所述直线运动装置上上并位于所述卷收辊的一侧，导向结构，设置在所述自由旋转结构的旋转中心处，电缆穿过所述导向结构后被所述卷收辊卷收，本发明通过卷收辊转动卷收通过导向结构的电缆，并通过直线运动装置驱动自由旋转结构和导向结构带动电缆运动以使得电缆收卷时覆盖卷收辊的整个表面，使得电缆被有序均匀收卷，且自由旋转结构在电缆收卷时电缆自身扭曲过度后反向转动的力的作用下旋转，使得电缆在收卷时扭曲状况得到缓解，避免了电缆收卷时扭曲严重而导致变形损坏的问题。

Description

一种煤矿井下电缆收卷装置

技术领域

本发明涉及电缆收卷技术领域，具体涉及一种煤矿井下电缆收卷装置。

背景技术

煤矿开采一般有井工煤矿和露天煤矿，在井工煤矿开采时，在煤矿井下会放置电缆以进行供电，例如用于监控用电或者其它设备用电等，对于部分供电用的电缆在不使用时会重新收卷整齐存放入库以待下次使用。

现有在对电缆进行收卷时，一般通过电动或者手动的方式转动滚筒将电缆卷收到滚筒上，然后放置存储区域进行存储，但通过该种方式收卷电缆时存在一定问题，在电缆收放的过程中，电缆会自然随着收放的进行而进行扭转，当收卷到滚筒上时若不对电缆的扭曲状态进行调整，电缆在滚筒上收卷时会导致扭曲状态更严重直至发生拉伸形变而不可恢复，继而对电缆内部造成损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤矿井下电缆收卷装置，解决了现有的电缆在收卷时不能调整电缆的扭曲状态而导致收卷后扭曲的情况更严重而使得电缆形变并损坏的问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种煤矿井下电缆收卷装置，具备：

卷收辊，能够转动，用于收卷电缆；

直线运动装置，设置在所述卷收辊的一侧，且所述直线运动装置的直线运动方向与所述卷收辊轴向方向一致；

自由旋转结构，整体呈环状并在外力作用下绕环状中心处旋转，且所述自由旋转结构的环状外壁连接在所述直线运动装置上并位于所述卷收辊的一侧，所述自由旋转结构的环状的径向截面与所述卷收辊的轴线平行；

导向结构，设置在所述自由旋转结构的旋转中心处，电缆穿过所述导向结构后被所述卷收辊卷收，且电缆与所述导向结构之间滚动接触，滚动方向沿所述自由旋转结构的旋转中心并垂直于所述卷收辊的轴线；

其中，所述自由旋转结构的旋转中心线垂直于所述卷收辊的轴线，并通过所述导向结构传递电缆绕中心扭曲过度时反向转动的力至所述自由旋转结构上牵引所述自由旋转结构绕环状中心发生旋转做圆周运动。

作为本发明的一种优选方案，所述自由旋转结构包括外接板、环形板、环形运动结构和两个连接座，且所述环形板通过所述外接板与所述直线运动装置连接，所述环形运动结构设置在所述环形板的内壁上并在电缆扭曲过度时反向转动的力的作用下绕所述环形板的中心转动，两个所述连接座沿所述环形板的直径设置在所述环形运动结构上并用于设置所述导向结构。

作为本发明的一种优选方案，所述环形运动结构包括绕所述环形板中心设置在所述环形板内壁上的环形槽，所述环形槽内滑动连接有环形滑板，所述环形滑板上绕中心设置有条形通槽，所述条形通槽内的一侧连接有与所述环形板内壁连接的弧形弹簧，且两个所述连接座设置在所述环形滑板的内壁上。

作为本发明的一种优选方案，所述环形滑板上绕中心设置有两个与对应所述连接座滑动连接的滑槽，每个所述滑槽均设置有两个分别与所述连接座两侧连接的辅助弹簧，且所述辅助弹簧沿所述连接座的运动方向发生弹性形变。

作为本发明的一种优选方案，所述环形板的中心所在的高度小于或者等于所述卷收辊表面最高点处所在的高度。

作为本发明的一种优选方案，所述环形板上背离所述卷收辊的一侧设置有支架，所述支架上转动连接有托辊，所述托辊上绕轴线设置有用于放置电缆的托槽，且所述托辊的轴线与所述卷收辊的轴线平行，所述托槽托举电缆的高度与所述导向结构上电缆所在的高度相同。

作为本发明的一种优选方案，所述托槽内壁上活动设置有多个用于与电缆表面接触的滚珠。

作为本发明的一种优选方案，所述导向结构包括垂直设置在两个所述连接座相对的侧壁上的双向螺杆和导向杆，所述双向螺杆上螺纹连接有两个同速反向运动并与所述导向杆滑动套接的滑动座，每个所述滑动座上均转动连接有U型凹槽轮，且两个所述U型凹槽轮共同通过凹槽夹持电缆。

作为本发明的一种优选方案，所述U型凹槽轮上与电缆接触的凹槽内壁均设置有多个与电缆表面接触的橡胶凸起。

作为本发明的一种优选方案，所述机架上位于所述环形板两侧的位置均设置有毛刷，且所述毛刷位于电缆的上方并与电缆表面接触。

本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

本发明通过卷收辊转动卷收通过导向结构的电缆，并通过直线运动装置驱动自由旋转结构和导向结构带动电缆运动以使得电缆收卷时覆盖卷收辊的整个表面，使得电缆被有序均匀收卷，且自由旋转结构在电缆收卷时电缆自身扭曲过度后反向转动的力的作用下旋转，使得电缆在收卷时扭曲状况得到缓解，避免了电缆收卷时扭曲严重而导致变形损坏的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例提供一种煤矿井下电缆收卷装置的侧面结构示意图；

图2为本发明实施例提供自由旋转结构的侧面结构示意图

图3为本发明实施例提供自由旋转结构的侧面剖视结构示意图。

图中的标号分别表示如下：

3-卷收辊；4-直线运动装置；5-自由旋转结构；6-导向结构；7-毛刷；

501-外接板；502-环形板；503-环形运动结构；504-连接座；505-环形槽；506-环形滑板；507-条形通槽；508-弧形弹簧；509-滑槽；510-辅助弹簧；511-支架；512-托辊；513-托槽；514-滚珠；

601-双向螺杆；602-导向杆；603-滑动座；604-U型凹槽轮；605-橡胶突起。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图3所示，本发明提供了一种煤矿井下电缆收卷装置，具备：

卷收辊3，能够转动，用于收卷电缆；

直线运动装置4，设置在卷收辊3的一侧，且直线运动装置4的直线运动方向与卷收辊3轴向方向一致；

自由旋转结构5，整体呈环状并在外力作用下绕环状中心处旋转，且自由旋转结构5的环状外壁连接在直线运动装置4上并位于卷收辊3的一侧，自由旋转结构5的环状的径向截面与卷收辊3的轴线平行；

导向结构6，设置在自由旋转结构5的旋转中心处，电缆穿过导向结构6后被卷收辊3卷收，且电缆与导向结构6之间滚动接触，滚动方向沿自由旋转结构5的旋转中心并垂直于卷收辊3的轴线；

其中，自由旋转结构5的旋转中心线垂直于卷收辊3的轴线，并通过导向结构6传递电缆绕中心扭曲过度时反向转动的力至自由旋转结构5上牵引自由旋转结构5绕环状中心发生旋转做圆周运动。

本发明在使用时，主要针对的是电缆在收卷时自身所具有的扭曲状况在收卷后对自身所造成的形变和损坏的问题，由于电缆在收放的过程中均会绕自身轴线转动，致使电缆在收卷时扭曲会加重导致形变甚至内部线芯受到损伤。

在本发明中，电缆穿过导向结构6收卷在卷收辊3上并通过旋转装置2驱动卷收辊3转动以自动收卷电缆至卷收辊3表面。

直线运动装置4用于驱动自由旋转结构5和导向结构6同步沿卷收辊3的轴向运动，使得导向结构6带动电缆沿卷收辊3的轴向运动以使得电缆均匀卷收在卷收辊3上，避免电缆收卷在卷收辊3上的同一区域而绞合在一起导致收卷混乱。

且由于电缆在收放过程中会绕自身轴线的发生一定的转动扭曲，当这种扭曲过度时会导致电缆发生形变造成电缆内部线芯损伤。

因此，在本发明中，电缆通过导向结构6后收卷在卷收辊3上，导向结构6用于包覆在电缆表面并与电缆之间滚动接触，且滚动的方向与卷收辊3的轴线垂直，从而使得电缆扭曲过度后反向转动的力能够完全作用在自由转动结构5上，使得自由转动结构5能够受到最大的力以进行转动，保证降低电缆扭曲状态的效果。

且电缆在卷收辊3上的收卷高度逐渐增高，从而使得收卷在卷收辊3上和导向结构6之间之间的电缆与初始收卷方向的的夹角越来越大，继而使得使得电缆在收卷之前处于张紧的状态以便于进行收卷和将电缆扭曲的作用力传递至自由旋转结构5上，提高了自由旋转结构5跟随电缆转动以降低电缆扭曲程度的效果，且避免了电缆在收卷过程中导向结构6对电缆造成摩擦损伤。

其次，由于电缆自身的扭曲，使得其在卷收的过程中扭曲加重，通过电缆自身的扭曲对导向结构6产生作用力，从而带动自由旋转结构5旋转，使得电缆绕自身轴线向扭曲方向的反向旋转，避免了电缆过度扭曲导致产生形变而损伤的问题。

自由旋转结构5包括外接板501、环形板502、环形运动结构503和两个连接座504，且环形板502通过外接板501与直线运动装置4连接，环形运动结构503设置在环形板502的内壁上并在电缆扭曲过度时反向转动的力的作用下绕环形板502的中心转动，两个连接座504沿环形板502的直径设置在环形运动结构503上并用于设置导向结构6。

自由旋转结构5在使用时，电缆通过导向结构6位于环形板502的中心处并穿过环形板502的中心至卷收辊3上进行收卷，通过电缆在收卷过程中扭曲逐渐增大时反向转动而产生反向的力带动扭曲产生的力的作用带动导向结构6和两个连接座504运动，使得环形运动结构503绕环形板502的中心转动，从而使得电缆向着扭曲的反方向转动能够恢复一定的形变，避免了电缆在收卷过程中扭曲过度而造成变形损伤的问题。

两个连接座504沿环形板502的直径设置，即两个连接座504对称设置以安装导向结构6，使得导向结构6上的电缆位于两个连接座504的对称中心，以便电缆施加的力能够均匀施加在环形板502。

其中，环形板502用于为环形运动结构503提供转动的空间和安装的位置，其呈环状的结构以使得环形运动结构503可以绕环形板502的中心处转动以进行圆周运动，为环形运动结构503的运动提供轨迹的限制，从而使得在电缆过渡扭曲后的力的作用下能够正向或者反向转动以避免电缆过度扭曲形变而产生损伤的问题，以使得环形运动结构503的运动轨迹与电缆扭曲的反向相同，避免对电缆造成额外损伤或者对电缆反向的转动产生阻碍。

环形运动结构503包括绕环形板502中心设置在环形板502内壁上的环形槽505，环形槽505内滑动连接有环形滑板506，环形滑板506上绕中心设置有条形通槽507，条形通槽507内的一侧连接有与环形板502内壁连接的弧形弹簧508，且两个连接座504设置在环形滑板506的内壁上。

环形运动结构503在使用时，电缆通过导向结构6传递力至连接座504上，连接座504带动环形滑板506沿环形槽505转动，从而使得电缆的扭曲状况恢复一定的程度，避免了电缆扭曲过度导致变形损伤的问题。

在环形滑板506在环形槽505内转动的同时压缩或者拉伸弧形弹簧508发生形变，使得弧形弹簧508产生弹力作用在环形滑板506上，从而使得环形滑板506受到弧形弹簧508的弹力作用后绕环形板502的中心具有反向转动的力。

当电缆的扭曲方向发生变化即反向扭曲时，通过弧形弹簧508的弹力可以辅助电缆作反向的运动，有利于在电缆的扭曲方向变化时进一步降低电缆的扭曲程度。

且在本实施例中，弧形弹簧508的弹性系数较小，使得弧形弹簧508所产生的弹力对电缆恢复时的阻力较小，且设置的弧形弹簧508绕环形板502的内壁并沿环形滑板506的转动方向设置，以使得弧形弹簧508产生的弹力能够有效作用下环形滑板506上。

环形滑板506上绕中心设置有两个与对应连接座504滑动连接的滑槽509，每个滑槽509均设置有两个分别与连接座504两侧连接的辅助弹簧510，且辅助弹簧510沿连接座504的运动方向发生弹性形变。

环形滑板506在受到电缆扭曲产生的反向转动的力时，通过导向结构6带动两个连接座504沿滑槽509运动，并压缩辅助弹簧510,。

通过同时设置辅助弹簧510和弧形弹簧508，使得在受到电缆的扭曲作用力时，辅助弹簧510和弧形弹簧508同时受到力的施加，而辅助弹簧510和弧形弹簧508在初始压缩或者变形时所产生的弹力较小，使得进一步减小环形滑板506在运动时的阻力，即减小了对电缆恢复形变的阻力。

通过辅助弹簧510和弧形弹簧508的弹力可以辅助进行反向转动以进一步降低电缆的扭曲程度。

环形板502的中心所在的高度小于或者等于卷收辊3表面最高点处所在的高度。

即使得电缆在收卷的过程中，位于卷收辊3上的电缆的高度越来越高而使得卷收辊3和环形板502之间的距离逐渐增大，从而使得卷收辊3和环形板502之间的电缆在距离增大的情况下能够始终保持张紧状态，避免电缆处于松弛状态而无法均匀收卷在卷收辊3上，且处于张紧状态下的电缆能够有利于电缆将自身的扭曲状态的力传递至导向结构6上，进一步增加了电缆复原的效果。

环形板502上背离卷收辊3的一侧设置有支架511，支架511上转动连接有托辊512，托辊512上绕轴线设置有用于放置电缆的托槽513，且托辊512的轴线与卷收辊3的轴线平行，托槽513托举电缆的高度与导向结构6上电缆所在的高度相同。

通过设置支架511安装托辊512，使得托辊512上的托槽513承托电缆，从而使得导向结构6之间的电缆保持同高度被牵引，使得此部分的电缆被梳理状态，导向结构6和托槽513之间的电缆处于张紧状态并调整电缆进入导向结构6的方向，避免导向结构6之前的电缆处于弯曲下坠的状态而需要较大的牵引力进行牵引通过导向结构6后收卷在卷收辊3上，以便电缆更容易的通过牵引穿过导向结构6收卷在卷收辊3上。

同高度设置托槽513和导向结构6上的电缆，使得电缆不会产生高度差而张紧过度，有利于电缆进入导向结构6内被牵引收卷。

托槽513内壁上活动设置有多个用于与电缆表面接触的滚珠514。

通过设置的滚珠514与电缆表面接触，使得电缆在通过托槽513的时候与滚珠514接触，由于电缆本身具有一定的扭曲状态，使得电缆514在能够沿托槽513内壁被牵引前进的同时可以通过自身扭曲后产生的力进行一定程度的反向扭曲，即在通过导向结构6之前进行前置的形变恢复，进一步减小了电缆在导向结构6处的扭曲程度，从而降低了电缆因扭曲过度产生形变而损伤的问题。

导向结构6包括垂直设置在两个连接座504相对的侧壁上的双向螺杆601和导向杆602，双向螺杆601上螺纹连接有两个同速反向运动并与导向杆502滑动套接的滑动座603，每个滑动座603上均转动连接有U型凹槽轮604，且两个U型凹槽轮604共同通过凹槽夹持电缆。

导向结构6在使用时，两个U型凹槽轮604之间具有一定间距以供电缆进入，然后旋转双向螺栓601，使得两个滑动座603沿双向螺杆601的轴向运动并沿导向杆502的轴向滑动，使得两个滑动座603带动两个U型凹槽轮604相向运动夹持电缆，使得电缆只能沿着自身轴向被牵引运动从而收卷在卷收辊3上。

且通过两个U型凹槽轮604的凹槽内壁对电缆的夹持，使得电缆和U型凹槽轮604之间产生较大的静摩擦力，从而通过U型凹槽轮604和电缆表面之间的摩擦力限制电缆在U型凹槽轮604内部发生转动而对电缆表面造成摩擦损伤，使得电缆仅能在卷收辊3的收卷下被牵引向前运动通过两个U型凹槽轮604，且通过U型凹槽轮604和电缆之间的摩擦力带动环形滑板506和环形板502能够转动以减小电缆的扭曲程度。

U型凹槽轮604上与电缆接触的凹槽内壁均设置有多个与电缆表面接触的橡胶凸起605。

通过设置的多个橡胶突起605增加与电缆表面的摩擦力，从而限制电缆沿周向转动，避免电缆和U型凹槽轮604之间产生滑动摩擦而造成损伤。

进一步的，可以选用不同的材质，能够增大与电缆之间的摩擦力即可。

机架1上位于环形板502两侧的位置均设置有毛刷7，且毛刷7位于电缆的上方并与电缆表面接触。

通过设置的毛刷7，使得电缆在收卷的过程中运动时通过毛刷7将表面的灰尘进行清理，避免电缆表面的灰尘较多而使得在收卷时堆积在电缆收卷的内部而对电缆表面造成损伤。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种煤矿井下电缆收卷装置，其特征在于，具备：

卷收辊(3)，能够转动，用于收卷电缆；

直线运动装置(4)，设置在所述卷收辊(3)的一侧，且所述直线运动装置(4)的直线运动方向与所述卷收辊(3)轴向方向一致；

自由旋转结构(5)，整体呈环状并在外力作用下绕环状中心处旋转，且所述自由旋转结构(5)的环状外壁连接在所述直线运动装置4上并位于所述卷收辊(3)的一侧，所述自由旋转结构(5)的环状的径向截面与所述卷收辊(3)的轴线平行；

导向结构(6)，设置在所述自由旋转结构(5)的旋转中心处，电缆穿过所述导向结构(6)后被所述卷收辊(3)卷收，且电缆与所述导向结构(6)之间滚动接触，滚动方向沿所述自由旋转结构(5)的旋转中心并垂直于所述卷收辊(3)的轴线；

其中，所述自由旋转结构(5)的旋转中心线垂直于所述卷收辊(3)的轴线，并通过所述导向结构(6)传递电缆绕中心扭曲过度时反向转动的力至所述自由旋转结构(5)上牵引所述自由旋转结构(5)绕环状中心发生旋转做圆周运动。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下电缆收卷装置，其特征在于，所述自由旋转结构(5)包括外接板(501)、环形板(502)、环形运动结构(503)和两个连接座(504)，且所述环形板(502)通过所述外接板(501)与所述直线运动装置(4)连接，所述环形运动结构(503)设置在所述环形板(502)的内壁上并在电缆扭曲过度时反向转动的力的作用下绕所述环形板(502)的中心转动，两个所述连接座(504)沿所述环形板(502)的直径设置在所述环形运动结构(503)上并用于设置所述导向结构(6)。

3.根据权利要求2所述的一种煤矿井下电缆收卷装置，其特征在于，所述环形运动结构(503)包括绕所述环形板(502)中心设置在所述环形板(502)内壁上的环形槽(505)，所述环形槽(505)内滑动连接有环形滑板(506)，所述环形滑板(506)上绕中心设置有条形通槽(507)，所述条形通槽(507)内的一侧连接有与所述环形板(502)内壁连接的弧形弹簧(508)，且两个所述连接座(504)设置在所述环形滑板(506)的内壁上。

4.根据权利要求3所述的一种煤矿井下电缆收卷装置，其特征在于，所述环形滑板(506)上绕中心设置有两个与对应所述连接座(504)滑动连接的滑槽(509)，每个所述滑槽(509)均设置有两个分别与所述连接座(504)两侧连接的辅助弹簧(510)，且所述辅助弹簧(510)沿所述连接座(504)的运动方向发生弹性形变。

5.根据权利要求2所述的一种煤矿井下电缆收卷装置，其特征在于，所述环形板(502)的中心所在的高度小于或者等于所述卷收辊(3)表面最高点处所在的高度。

6.根据权利要求2所述的一种煤矿井下电缆收卷装置，其特征在于，所述环形板(502)上背离所述卷收辊(3)的一侧设置有支架(511)，所述支架(511)上转动连接有托辊(512)，所述托辊(512)上绕轴线设置有用于放置电缆的托槽(513)，且所述托辊(512)的轴线与所述卷收辊(3)的轴线平行，所述托槽(513)托举电缆的高度与所述导向结构(6)上电缆所在的高度相同。

7.根据权利要求6所述的一种煤矿井下电缆收卷装置，其特征在于，所述托槽(513)内壁上活动设置有多个用于与电缆表面接触的滚珠(514)。

8.根据权利要求2所述的一种煤矿井下电缆收卷装置，其特征在于，

所述导向结构(6)包括垂直设置在两个所述连接座(504)相对的侧壁上的双向螺杆(601)和导向杆(602)，所述双向螺杆(601)上螺纹连接有两个同速反向运动并与所述导向杆(502)滑动套接的滑动座(603)，每个所述滑动座(603)上均转动连接有U型凹槽轮(604)，且两个所述U型凹槽轮(604)共同通过凹槽夹持电缆。

9.根据权利要求8所述的一种煤矿井下电缆收卷装置，其特征在于，所述U型凹槽轮(604)上与电缆接触的凹槽内壁均设置有多个与电缆表面接触的橡胶凸起605。

10.根据权利要求2所述的一种煤矿井下电缆收卷装置，其特征在于，所述机架(1)上位于所述环形板(502)两侧的位置均设置有毛刷(7)，且所述毛刷(7)位于电缆的上方并与电缆表面接触。

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