CN201838938U - 半圆形铺缆轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种半圆形铺缆轮，包括主体框架，该主体框架上设有液压动力站、电气控制箱、电机减速器、输送轮、张紧轮及托辊组；该电气控制箱与液压动力站、电机减速器和地面操作盒连接；该电机减速器通过链轮和链条与输送轮连接；该液压动力站连接液压油缸，该液压油缸一端铰接在主体框架上，其活塞杆端与设置在主体框架的支架铰接，该支架上安装张紧轮，该张紧轮位于输送轮上方；该托辊组是由设置在主体框架上的多个水平托辊和斜托辊组成；其将海缆空中转向和正反向提升海缆的功能设计为一体，具有海缆提升速度控制和海缆长度计量等功能，同时具有体积小、重量轻、存放方便的优点，尤其适用于移动式铺缆作业线。

Description

半圆形铺缆轮 

技术领域

本实用新型涉及铺缆设备，尤其涉及一种具有多种功能且便携式的半圆形铺缆轮。 

背景技术

海洋油气田的开发，其生产设施中心控制平台和各井口生产平台、浮式生产储卸系统(FPSO)间的海底输电/信息传送线路(简称复合电缆)以及海上新能源开发中的海上风力发电厂需要的海底输电线路建设都涉及到海底电缆的安装工艺。 

海缆的安装工艺根据产品自身的包装方式大体分为两类。第一类是针对较短距离的海缆，一般采用滚筒式包装，在整个铺设过程中，通过一个专用驱动装置反向转动滚筒由外圈到内圈逐层退出电缆。第二类是针对较长距离的海缆，把电缆装到一个桶状容器内，俗称电缆缸/舱，在整个铺设过程中，以一定高度(俗称退扭高度)的抽拽方式从电缆缸/舱内由上层到下层逐层取出电缆，并由空中转向折回到甲板，再通过张紧器控制海缆的水下敷设张力来完成海缆的铺设。现行大多采用第二类的铺缆方式。这类海缆铺设工艺必须具有海缆的空中转向(电缆的上行过渡到下行)和海缆的正反向运行动力提升装置。 

现有专业自动化和综合化程度高的铺缆船，一般为固定式电缆舱和固定式作业线设计，即在电缆舱的顶部上方架设一个转向体和安装一个电缆收放装置，由于作业线几乎占满整个铺缆船甲板空间，此船很难再从事其它专业的海上施工。 

为了使船舶能够具有铺缆、抛锚拖轮、输油管道后挖沟和交通运输等多种用途，行业内开发研制移动式铺缆设备，即将海缆转向拱形体安装到一个钢结构塔架上，塔架高度为电缆技术参数所要求的退扭高度，产品的(电缆)包装也采用托盘式整体吊装的电缆框，再根据需要将电缆框和铺缆设备吊装到不同类型的工程船上，并将转向体塔架套在电缆框上方，搭建一个临时作 业线，当完成工作后，设备再复员回到陆地码头，此种方式即为现行的海缆铺设工艺，它的缺点概括为以下几个方面：1、塔架高度随不同产品技术参数而变化，对于距离稍长，电缆框稍大的作业情况，依然存在塔架无法套装到电缆框上的缺陷，应用仍然受到限制。2、塔架结构体庞大，一般长度约10米，宽度约为8米，高度约为12米，装卸船非常不便，必须有其它浮吊船配合。3、塔架运输非常不便，运输到异地工程地点，无法采用陆地汽运方式，只能采取海运货船的方式，动复员成本高，且费时。4、没有电缆回收功能，放出的电缆出现特殊情况若需回收到电缆框内再重新铺设会非常困难。5、塔架仅提供海缆空中转向和高度退扭功能，没有空中海缆提升功能，海缆运行需要靠张紧器提供的抽拽动力，遇到特殊情况放出的海缆需要捡回放进缸内时，只能采用人拉手拽的方式，不方便且劳动强度大。 

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种半圆形铺缆轮，其在该主体框架上设有液压动力站、电气控制箱、电机减速器、输送轮、张紧轮以及托辊组；将海缆空中转向和海缆的正反向提升功能设计为一体，具有海缆提升速度控制和海缆长度计量的功能，同时具有体积小、重量轻、存放方便等优点，尤其适用于移动式铺缆作业线。 

本实用新型的目的是由以下技术方案实现的。 

本实用新型半圆形铺缆轮，其特征在于，包括主体框架，该主体框架上设有液压动力站5、电气控制箱15、电机减速器1、输送轮9、张紧轮8以及托辊组；该电气控制箱15与液压动力站5、电机减速器1和地面操作盒连接；该电机减速器1通过链轮14和链条6与输送轮9连接；该液压动力站5连接液压油缸7，该液压油缸7一端铰接在主体框架上，其活塞杆端与设置在主体框架的支架4铰接，该支架4上安装张紧轮8，该张紧轮8位于输送轮9上方；该托辊组是由设置在主体框架上的多个水平托辊2和斜托辊3组成。 

前述的半圆形铺缆轮，其中主体框架16为多个框形体161依序相互连接而成的半圆形框架，该框形体161相对的两侧呈方形体，分别与呈方形体两侧相邻的另外两侧呈梯形体，多个框形体161以相对呈方形体的两侧依序相互连接而构成半圆形框架；每个框形体中分别设有一个托辊组以及一个输送 轮9； 

该托辊组包括由两个与框形体161水平框边倾斜的斜托辊3构成的V字形体，以及一个与框形体161水平框边平行的水平托辊2，该水平托辊2位于V字形体下部，且与V字形体构成的平面平行；该斜托辊的两端通过调节螺栓13分别固定在斜托辊支座12上，通过调节螺栓可以调节V字形体开口大小，该斜托辊支座12分别固定在框形体161呈方形体的两侧的上部和下部，该水平托辊2两端通过调节螺栓固定在水平托辊支座11上，该水平托辊支座11固定在框形体161呈方形体的两侧的下部且位于下部斜托辊支座12的上方；该输送轮9穿设在输送轴上，该输送轴两端分别固定在轴承座上，该轴承座固定在框形体161呈梯形体的两侧，且与梯形体直边平行；该多个水平托辊2上缘与多个输送轮161上缘构成一条圆形弧线； 

多个输送轮之间由链条6连接，其中位于中间框形体内的输送轮为主输送轮，该主输送轮穿设的输送轴一端通过联轴器与电机减速器1连接； 

位于主体框架中间的框形体161内，主输送轮上方设置一个张紧轮支架4，该支架4一端通过连接轴活动旋转铰接框形体，使支架4围绕与框形体161连接的连接轴旋转，该连接轴位于框形体161呈梯形体的斜边上方位置，另一端通过连接轴活动旋转铰接液压油缸7的活塞杆端，使支架4绕连接轴旋转并适应活塞杆运动；该支架4中心并排放置两个轴承座，用于固定张紧轮8中心轴，液压油缸7的活塞杆伸缩驱动该张紧轮支架4，使张紧轮8随支架4摆动而上下移动，实现张紧轮8的开启与闭合； 

液压油缸7一端铰接式连接在主体框架位于中间框形体161呈梯形体的直边，另一端活塞杆铰接式连接在张紧轮支架4上，液压油缸7的进油孔和出油孔分别通过软管与液压动力站5上的控制阀组连接；该液压动力站5通过支撑架51固定在主体框架16位于中间的框形体161底部；电气控制箱15通过支撑架151固定在主体框架16位于中间的框形体161侧底部。 

前述的半圆形铺缆轮，其中主体框架16为5个框形体161依序相互连接而成的半圆形框架。 

前述的半圆形铺缆轮，其中主体框架16的框形体161内设置8个由斜托辊3组成的V字形体、12个水平托辊2，8个V字形体按圆周每24度一个分布，位于主框架16中间的框形体161两梯形边分别布置一个V字形体，并在每个V字形体侧边布置一个水平托辊2；与中间框形体161相邻的框形体的两个梯形体的梯形斜边内的V字形体两侧各布置一个水平托辊2，其余4个V字形体单侧布置一个水平托辊2。

前述的半圆形铺缆轮，其中水平托辊2两端设有轴承，该轴承通过调节螺栓13活动式位于水平托辊支座11的滑槽内，供上下调整水平托辊2的高度，使水平托辊2与5个输送轮9表面构成一条弧线，水平托辊2、V字形体及输送轮9共同构成被输送电缆的支撑导向机构；所述斜托辊3两端设有轴承，该轴承通过调节螺栓13活动式位于斜托辊支座12的滑槽内，供左右调整V字形体的开口宽度，该V字形体的开口宽度大于或者等于海缆直径，用于电缆的导向/限位。 

水平托辊的主要作用，一是起到电缆的支撑作用；二是合理的水平托辊数量保持电缆良好的圆弧形运行轨迹；三是转动托辊的设计使电缆与托辊之间为滚动摩擦，消除滑动摩擦阻力。 

前述的半圆形铺缆轮，其中多个水平托辊上缘与多个输送轮上缘构成的圆形弧线的半径为2.5米±0.1米。 

按照规范，电缆的弯曲有最小弯曲半径的要求，如果电缆在存放/安装过程中，小于电缆的弯曲半径，可能损伤电缆，因此，在操作上一般要大于电缆的弯曲半径，但是，如果轮子做得过大，会带来储运/安装使用过程中的不便。电缆的弯曲半径一般是电缆直径的15至20倍，目前铺设电缆大多数规格在100mm左右，因此输送电缆的圆形弧线半径在2.5米左右，及铺缆轮的直径设计在5米左右，基本可以满足电缆铺设弯曲半径的要求。 

前述的半圆形铺缆轮，其中输送轮为橡胶轮。 

前述的半圆形铺缆轮，其中张紧轮为橡胶轮。 

前述的半圆形铺缆轮，其中地面操作盒为市售产品。 

本实用新型半圆形铺缆轮的有益效果，与以往设备相比，充分考虑了铺缆船甲板吊机资源的合理利用，“退扭高度”(吊挂高度)可以根据工程需要随意调整；增加了动力系统，应急情况下可以轻松的收回放出的电缆重新放进框内；模块化的半圆形主体框架设计可以使设备站立放置，驱动装置嵌入 半圆形体内，体积小、占地面积小，储运方便；由滚动轮组成的V字形通道限定电缆的运行轨迹；张紧轮的应用犹如置放空中的一台便携式敷缆张紧器，不仅具有正反向提升电缆的功能，而且还具有常规张紧器所不具备的电缆运行过程中的转向功能，起到一轮多用的效果；使用本实用新型设计的半圆形轮电缆铺设工艺完善，可大大提高施工的安全性，降低工程费用。 

附图说明：

图1为本实用新型半圆形铺缆轮整体结构立体示意图。 

图2为本实用新型半圆形铺缆轮整体结构后视示意图。 

图中主要标号说明： 

1电机减速器、2水平托辊、3斜托辊、4张紧轮支架、5液压动力站、51动力站支撑架、6链条、7液压油缸、8张紧轮、9输送轮、10控制阀组、11水平托辊底座、12斜托辊底座、13调节固定螺栓、14链轮、15电气控制箱、151控制箱支撑架、16主体框架、161框形体。 

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型半圆形铺缆轮，其包括主体框架，该主体框架上设有液压动力站5、电气控制箱15、电机减速器1、输送轮9、张紧轮8以及托辊组；该电气控制箱15与液压动力站5、电机减速器1和地面操作盒连接；该电机减速器1通过链轮14和链条6与输送轮9连接；该液压动力站5连接液压油缸7，该液压油缸7一端铰接在主体框架上，其活塞杆端与设置在主体框架的支架4铰接，该支架4上安装张紧轮8，该张紧轮8位于主输送轮9上方；该托辊组是由设置在主体框架上的多个水平托辊2以及斜托辊3组成。 

如图1、图2所示，本实用新型半圆形铺缆轮，其中：主体框架16为多个框形体161依序相互连接而成的半圆形框架，该框形体161相对的两侧呈方形体，分别与呈方形体两侧相邻的另外两侧呈梯形体，多个框形体161以相对呈方形体的两侧依序相互连接而构成半圆形框架；每个框形体中分别设有一个托辊组以及一个输送轮9；该托辊组包括由两个与框形体161水平框边倾斜的斜托辊3构成的V字形体，以及一个与框形体161水平框边平行的水 

辊2与5个输送轮9表面构成一条弧线，水平托辊2、V字形体及输送轮9共同构成被输送电缆的支撑导向机构；所述斜托辊3两端设有轴承，该轴承通过调节螺栓13活动式位于斜托辊支座12的滑槽内，供左右调整V字形体的开口宽度，该V字形体的开口宽度大于或者等于海缆直径，用于电缆的导向/限位；水平托辊的主要作用，一是起到电缆的支撑作用；二是合理的水平托辊数量保持电缆良好的圆弧形运行轨迹；三是转动托辊的设计使电缆与托辊之间为滚动摩擦，消除滑动摩擦阻力。多个水平托辊上缘与多个输送轮上缘构成的圆形弧线的半径为2.5米±0.1米。按照规范，电缆的弯曲有最小弯曲半径的要求，如果电缆在存放/安装过程中，小于电缆的弯曲半径，可能损伤电缆，因此，在操作上一般要大于电缆的弯曲半径，但是，如果轮子做得过大，会带来储运/安装使用过程中的不便。电缆的弯曲半径一般是电缆直径的15至20倍，目前铺设电缆大多数规格在100mm左右，因此输送电缆的圆形弧线半径在2.5米左右，及铺缆轮的直径设计在5米左右，基本可以满足电缆铺设弯曲半径的要求。该输送轮为橡胶轮。该张紧轮为橡胶轮。该地面操作盒为市售产品。 

如图1、图2所示，本实用新型半圆形铺缆轮的使用，其操作步骤如下： 

1、调节托辊组的V字形体使其开口适应电缆直径； 

2、张紧轮处于开启状态；将地面操作盒面板设置的张紧轮开启/闭合三位开关钮推向开启位置； 

3、围绕半圆形铺缆轮V字结构内的电缆行走路径上预置一根细钢丝绳(引绳)； 

甲板吊机将半圆形铺缆轮吊挂空中悬垂于电缆框的正上方，吊挂高度等于电缆自身技术参数要求的“退扭高度”，四周用绳索固定。预置的细钢丝绳两端下垂到甲板，一端与电缆头连接，另一端与甲板绞车连接； 

4、启动绞车收进钢丝绳，同时通过地面操作盒启动输送轮转动，细钢丝绳带动电缆从柱体框架内爬升越过空中半圆形铺缆轮再回到地面甲板，解开电缆头与钢丝绳的连接，弃掉钢丝绳； 

5、闭合张紧轮；将地面操作盒面板设置的张紧轮开启/闭合三位开关钮推向闭合位置； 

设置张紧轮的作用是提供电缆运行所需要的张力，如果没有张紧轮，电缆与输送轮之间的摩擦力不足，会导致电缆在轮子上打滑、轮子空转，无法提升电缆。完成电缆运动的转换模式，电缆输送轮和张紧轮替代钢丝绳提供电缆运行所需要的动力； 

6、地面操作盒控制电缆的提升速度，使电缆的提升速度与铺缆张紧器布缆速度同步； 

7、电缆铺设结束，开启张紧轮，停止电机减速器，将半圆形铺缆轮放回地面。 

本实用新型半圆形铺缆轮的工作原理： 

半圆形铺缆轮工作时，电缆运行通过V字形结构，由水平托辊2及输送轮9提供支撑，其中V字形体提供导向/限位，5个橡胶输送轮表面的宽度为300mm，远大于电缆的直径，每个输送轮的前后各设有V字形斜托辊。开工前，将V字形斜托辊的开口宽度调整到适用于电缆通过的宽度，然后将电缆放入V形槽内，使电缆只能在V形槽内沿着限定的位置贴近输送轮的表面运动，通过V字形体起到导向/限位的功能。电动马达通过减速器、联轴器、链条齿轮带动五个橡胶输送轮9转动；液压动力站5为液压油缸7提供动力源，通过控制液压动力站5上的控制阀组控制油缸活塞杆的伸缩实现张紧轮9的开启与闭合，为提升电缆提供所需的张力。五个橡胶输送轮9的设计以增加电缆与传动轮之间的接触面积即实现增加摩擦力的目的，柱体框架的半圆形的结构设计能够保护电缆空中转向时不受到伤害 

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。 

Claims (9)

1.一种半圆形铺缆轮，其特征在于，包括主体框架，该主体框架上设有液压动力站(5)、电气控制箱(15)、电机减速器(1)、输送轮(9)、张紧轮(8)以及托辊组；该电气控制箱(15)与液压动力站(5)、电机减速器(1)和地面操作盒连接；该电机减速器(1)通过链轮(14)和链条(6)与输送轮(9)连接；该液压动力站(5)连接液压油缸(7)，该液压油缸(7)一端铰接在主体框架上，其活塞杆端与设置在主体框架的支架(4)铰接，该支架(4)上安装张紧轮(8)，该张紧轮(8)位于输送轮(9)上方；该托辊组是由设置在主体框架上的多个水平托辊(2)和斜托辊(3)组成。

2.根据权利要求1所述的半圆形铺缆轮，其特征在于，所述主体框架(16)为多个框形体(161)依序相互连接而成的半圆形框架，该框形体(161)相对的两侧呈方形体，分别与呈方形体两侧相邻的另外两侧呈梯形体，多个框形体(161)以相对呈方形体的两侧依序相互连接而构成半圆形框架；每个框形体中分别设有一个托辊组以及一个输送轮(9)；

该托辊组包括由两个与框形体(161)水平框边倾斜的斜托辊(3)构成的V字形体，以及一个与框形体(161)水平框边平行的水平托辊(2)，该水平托辊(2)位于V字形体下部，且与V字形体构成的平面平行；该斜托辊的两端通过调节螺栓(13)分别固定在斜托辊支座(12)上，该斜托辊支座(12)分别固定在框形体(161)呈方形体的两侧的上部和下部，该水平托辊(2)两端通过调节螺栓固定在水平托辊支座(11)上，该水平托辊支座(11)固定在框形体(161)呈方形体的两侧的下部且位于下部斜托辊支座(12)的上方；该输送轮(9)穿设在输送轴上，该输送轴两端分别固定在轴承座上，该轴承座固定在框形体(161)呈梯形体的两侧，且与梯形体直边平行；该多个水平托辊(2)上缘与多个输送轮(161)上缘构成一条圆形弧线；

多个输送轮之间由链条(6)连接，其中位于中间框形体内的输送轮为主输送轮，该主输送轮穿设的输送轴一端通过联轴器与电机减速器(1)连接；

位于主体框架中间的框形体(161)内，主输送轮上方设置一个张紧轮支架(4)，该支架(4)一端通过连接轴活动旋转铰接框形体，使支架(4)围绕与框形体(161)连接的连接轴旋转，该连接轴位于框形体(161)呈梯形 体的斜边上方位置，另一端通过连接轴活动旋转铰接液压油缸(7)的活塞杆端，使支架(4)绕连接轴旋转并适应活塞杆运动；该支架(4)中心并排放置两个轴承座，用于固定张紧轮(8)中心轴，液压油缸(7)的活塞杆伸缩驱动该张紧轮支架(4)，使张紧轮(8)随支架(4)摆动而上下移动，实现张紧轮(8)的开启与闭合；

液压油缸(7)一端铰接式连接在主体框架位于中间框形体(161)呈梯形体的直边，另一端活塞杆铰接式连接在张紧轮支架(4)上，液压油缸(7)的进油孔和出油孔分别通过软管与液压动力站(5)上的控制阀组连接；该液压动力站(5)通过支撑架(51)固定在主体框架(16)位于中间的框形体(161)底部；电气控制箱(15)通过支撑架(151)固定在主体框架(16)位于中间的框形体(161)侧底部。

3.根据权利要求2所述的半圆形铺缆轮，其特征在于，所述主体框架(16)为5个框形体(161)依序相互连接而成的半圆形框架。

4.根据权利要求2所述的半圆形铺缆轮，其特征在于，所述主体框架(16)的框形体(161)内设置8个由斜托辊(3)组成的V字形体、12个水平托辊(2)，8个V字形体按圆周每24度一个分布，位于主框架(16)中间的框形体(161)两梯形边分别布置一个V字形体，并在每个V字形体侧边布置一个水平托辊(2)；与中间框形体(161)相邻的框形体的两个梯形体的梯形斜边内的V字形体两侧各布置一个水平托辊(2)，其余4个V字形体单侧布置一个水平托辊(2)。

5.根据权利要求1或4所述的半圆形铺缆轮，其特征在于，所述水平托辊(2)两端设有轴承，该轴承通过调节螺栓(13)活动式位于水平托辊支座(11)的滑槽内，供上下调整水平托辊(2)的高度，使水平托辊(2)与5个输送轮(9)表面构成一条弧线，水平托辊(2)、V字形体及输送轮(9)共同构成被输送电缆的支撑导向机构；所述斜托辊(3)两端设有轴承，该轴承通过调节螺栓(13)活动式位于斜托辊支座(12)的滑槽内，供左右调整V字形体的开口宽度，该V字形体的开口宽度大于或者等于海缆直径，用于电缆的导向/限位。

6.根据权利要求2所述的半圆形铺缆轮，其特征在于，所述多个水平托 辊上缘与多个输送轮上缘构成的圆形弧线的半径为2.5米±0.1米。

7.根据权利要求1所述的半圆形铺缆轮，其特征在于，所述输送轮为橡胶轮。

8.根据权利要求1所述的半圆形铺缆轮，其特征在于，所述张紧轮为橡胶轮。

9.根据权利要求1所述的半圆形铺缆轮，其特征在于，所述地面操作盒为市售产品。 

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