專利名稱：卷軸組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種卷軸組件，特別是涉及一種用在那種用于展開和卷繞在水下和海底應(yīng)用中使用的例如地震電纜的電纜的絞盤中的卷軸組件。
這種絞盤用于充分張緊(de-tension)地震電纜，該地震電纜一般在傳給儲(chǔ)存絞車之前要繞在絞盤上若干圈。驅(qū)動(dòng)絞盤和儲(chǔ)存絞車，以便沿在兩個(gè)絞盤之間的電纜的長度保持不變的張緊狀態(tài)。
絞盤也用于通過例如在電纜卷繞到絞盤的卷軸上時(shí)對(duì)中電纜而使電纜與下游的儲(chǔ)存絞車對(duì)準(zhǔn)。這牽涉到在電纜處于張緊狀態(tài)時(shí)將側(cè)向力作用于電纜上，導(dǎo)致電纜扭絞或遭受更嚴(yán)重的損壞。本發(fā)明的一個(gè)目的是減輕這一問題。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種卷軸組件和一種裝有一卷軸組件的絞盤，該卷軸組件包括一個(gè)為旋轉(zhuǎn)而安裝的并且具有可將電纜卷繞在其上的大致為圓柱形的表面的卷軸以及一對(duì)為與卷軸一起旋轉(zhuǎn)而安裝的通常為環(huán)形的活動(dòng)凸緣元件，支撐該凸緣元件，從而使它們的旋轉(zhuǎn)平面彼此相對(duì)地會(huì)聚；卷軸的通常為圓柱形的表面設(shè)有多個(gè)從一個(gè)凸緣元件延伸到另一個(gè)凸緣元件的交替的槽脊和凹槽，而且每個(gè)凸緣元件在其沿各自的旋轉(zhuǎn)方向與被纏繞在卷軸上的電纜接觸的通常為環(huán)形的表面上形成多個(gè)與卷軸的通常為圓柱形的表面上的槽脊和凹槽相對(duì)應(yīng)的交替的斜面；將交替的斜面傾斜成使得在兩個(gè)凸緣元件上形成的與在卷軸上形成的每個(gè)槽脊相對(duì)應(yīng)的斜面大體上互相平行，而且在兩個(gè)凸緣元件上形成的與在卷軸上形成的每個(gè)凹槽相對(duì)應(yīng)的斜面互相會(huì)聚，從而僅當(dāng)電纜放在在卷軸上形成的凹槽上時(shí)，才將一大的側(cè)向力作用于被卷繞到卷軸上的電纜上。
由于活動(dòng)凸緣元件基本上僅在電纜放在在卷軸上形成的凹槽上時(shí)才將一側(cè)向力作用于電纜上，所以減小了電纜與卷軸之間的摩擦力，使電纜更容易側(cè)向滑動(dòng)。因而，降低了對(duì)電纜造成損壞的危險(xiǎn)。
合適的是，凸緣元件相對(duì)于一個(gè)與卷軸的轉(zhuǎn)軸垂直的平面對(duì)稱地相互會(huì)聚。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的多個(gè)斜面由圍繞每個(gè)凸緣元件的環(huán)形面而可拆卸地固定的多個(gè)平滑彎曲的元件形成，所述的多個(gè)槽脊和凹槽由圍繞卷軸的圓柱形表面可拆卸地固定的多個(gè)彎曲部分形成。
現(xiàn)在將參照附圖，通過舉例的方式，詳細(xì)地說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的裝有一卷軸組件的絞盤的側(cè)視圖；圖2是圖1中的絞盤的主視圖；圖3是沿圖2中的線III-III截取的剖視圖；圖4是表示用于在圖1至圖3所示絞盤的卷軸組件上設(shè)置槽脊和凹槽的一個(gè)優(yōu)選結(jié)構(gòu)的與圖3的剖視圖類似的剖視圖；以及圖5和圖6示出了一種用于圖1至圖4所示絞盤的卷軸組件的凸緣的優(yōu)選結(jié)構(gòu)形式。
在附圖中所示的絞盤10旨在用于展開、牽引和收回在水下和海底應(yīng)用中使用的引導(dǎo)電纜和地震電纜。絞盤10放置在電纜將從該處被展開的船尾與一主儲(chǔ)存絞車之間，并且與儲(chǔ)存絞車一起作用以充分張緊電纜。當(dāng)儲(chǔ)存絞車開動(dòng)時(shí)，絞盤10控制繞上和放出電纜的速度以保持絞盤10與儲(chǔ)存絞車之間的電纜段處于不變的張緊狀態(tài)。絞盤10和主儲(chǔ)存絞車都由傳統(tǒng)的液壓馬達(dá)和控制電路(未示出)驅(qū)動(dòng)并控制。一般地，電纜在被引到主儲(chǔ)存絞車之前在絞盤10上繞若干圈。
如附圖中所示，絞盤10包括一個(gè)由兩個(gè)設(shè)有凸緣的支架14支撐的單個(gè)卷軸12，借助于凸緣，可將支架14用螺栓固定到將要在其上使用絞盤10的船只甲板上。卷軸12設(shè)有傳統(tǒng)的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置和液壓控制電路(未示出)，從而使卷軸12能夠相對(duì)于支架14轉(zhuǎn)動(dòng)，以便根據(jù)需要將電纜繞上或繞離主儲(chǔ)存絞車。
卷軸12的圓周表面被加工成設(shè)有多個(gè)大體上平行于卷軸12的轉(zhuǎn)軸而延伸的有規(guī)則地間隔開的凹槽或凹陷處18。
因此，當(dāng)將電纜繞到卷軸12上時(shí)，電纜只在位于凹槽或凹陷處18之間的隆起的區(qū)域19(或槽脊)內(nèi)接觸卷軸12的表面。
卷軸12設(shè)有活動(dòng)凸緣20，該活動(dòng)凸緣20被安裝成能夠相對(duì)于卷軸12移動(dòng)或者“浮動(dòng)”，但隨卷軸12一起旋轉(zhuǎn)，即，它們不直接固定在卷軸12的周邊上，而是以一個(gè)小間隙與其徑向地隔開。在圖2中能夠最清楚地看出，活動(dòng)凸緣20彼此不相互平行，而是當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時(shí)相互之間及與卷軸12的中心軸平面(該平面與圖2中的剖面線III-III一致)之間保持不變的傾角?；顒?dòng)凸緣20在卷軸12的頂部相距很遠(yuǎn)并傾斜，從而它們?cè)诰磔S12的沿直徑方向相對(duì)的底部位置對(duì)稱地相互會(huì)聚。
凸緣20的這種定位是通過安裝每個(gè)凸緣20以使其繞著一個(gè)略微傾向于卷軸12的旋轉(zhuǎn)軸的軸線旋轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)的。凸緣20最好由卷軸12自身的旋轉(zhuǎn)而驅(qū)動(dòng)，例如，通過一個(gè)或多個(gè)從卷軸12伸出的驅(qū)動(dòng)銷與在凸緣20上形成的適當(dāng)?shù)闹С斜砻娴慕雍隙鴮?shí)現(xiàn)。當(dāng)然，這些支承表面的形狀必須被加工成適應(yīng)于卷軸12與凸緣20之間的明顯的軸向移動(dòng)，當(dāng)卷軸轉(zhuǎn)完一整圈時(shí)，這種軸向移動(dòng)出現(xiàn)在卷軸12的圓周的每一點(diǎn)上。
為了避免當(dāng)電纜被夾在卷軸12與凸緣20之間時(shí)可能會(huì)對(duì)電纜造成的任何損壞，凸緣20與卷軸12之間的上述小徑向間隙要比電纜的厚度小得多，一般在6mm左右。然而，這足以容許卷軸12與活動(dòng)凸緣20之間有明顯的軸向移動(dòng)。
為了將地震電纜引入和引出絞盤10，將兩個(gè)環(huán)形的引入/引出導(dǎo)向件固定在相應(yīng)支架14的上部。在圖1中以標(biāo)記21極其示意地示出了這些導(dǎo)向件，其中可以看出，它們的軸線基本上沿卷軸12頂部的切線延伸。導(dǎo)向件21沿卷軸12軸向的定位是這樣的，即它們分別布置在由相應(yīng)的垂直于卷軸軸線的且在凸緣的最低的、最相互接近的位置處穿過凸緣20的垂直平面確定的間隙的每一側(cè)并與該間隙緊鄰。
會(huì)聚的活動(dòng)凸緣20的作用是，當(dāng)卷軸12沿任一方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，活動(dòng)凸緣20中的一個(gè)與被卷到絞盤10上的電纜的邊緣接觸，并將其推向另一個(gè)活動(dòng)凸緣20。這與相應(yīng)的引入/引出導(dǎo)向件21一起確保了在電纜離開絞盤10時(shí)電纜是筆直的并且恰當(dāng)?shù)嘏c絞盤10上游或下游的設(shè)備例如一儲(chǔ)存絞車對(duì)準(zhǔn)。
可以理解，盡管上述說明中涉及活動(dòng)凸緣20從卷軸12的“頂部”到“底部”的會(huì)聚，但只要活動(dòng)凸緣會(huì)聚，不論相對(duì)于絞盤10的會(huì)聚方向的取向如何，都可實(shí)現(xiàn)電纜在卷軸12上的適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)。
如上所述，當(dāng)電纜被卷繞到絞盤10上時(shí)確保電纜不發(fā)生扭絞是很重要的。為了將電纜的扭絞減至最低程度，活動(dòng)凸緣20的與電纜接觸以將之推向卷軸12的中心部分的相對(duì)的環(huán)形面22不是平的，而是被加工成與在卷軸12的圓柱形表面上形成的凹槽18相配合的形狀。
從圖2中可以看出，活動(dòng)凸緣20的環(huán)形表面22具有交替的斜面24和26，這些斜面沿圓周方向與在卷軸12的表面上形成的凹槽18和將這些凹槽18隔開的槽脊19相對(duì)應(yīng)。
因而，如果槽脊19和凹槽18的寬度相等，則與它們相對(duì)應(yīng)的面26和24將具有相同的周向?qū)挾?，但是，另一方面，如果凹?8比將其隔開的槽脊19窄，則與槽脊19相對(duì)應(yīng)的面26將在周向上具有比與凹槽18相對(duì)應(yīng)的面24更大的寬度。如上所述，安裝活動(dòng)凸緣20，使得它們例如借助于在活動(dòng)凸緣20與支架14的相對(duì)面之間的滾柱軸承而隨卷軸12轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，位于活動(dòng)凸緣20的環(huán)形表面22上的面24和26在卷軸12的轉(zhuǎn)動(dòng)過程中始終保持與相對(duì)應(yīng)的凹槽18和槽脊19對(duì)準(zhǔn)。
在活動(dòng)凸緣20上形成的面24和26的傾角根據(jù)活動(dòng)凸緣20會(huì)聚的角度而定。在圖2中可以看出，選擇設(shè)定面24和26的角度，使得與凹槽18相聯(lián)系的面24沿著與活動(dòng)凸緣20相同的方向彼此相對(duì)地會(huì)聚，而面26基本上互相平行。
因此，當(dāng)將電纜卷繞到卷軸12上時(shí)，由活動(dòng)凸緣20作用到電纜上用以將其推向卷軸12的中心部位的僅有的側(cè)向力由只在電纜蓋住凹槽18的地方接觸電纜的面24施加。
大體上互相平行并垂直于卷軸12的轉(zhuǎn)軸的面26基本上不施加側(cè)向力。結(jié)果，將電纜上的摩擦力減至最小。
圖4示出了用于本發(fā)明的卷軸組件中的優(yōu)選的卷軸結(jié)構(gòu)。
在該結(jié)構(gòu)中，槽脊19和凹槽18通過圍繞卷軸12的周邊固定多個(gè)彎曲部分50而形成，每個(gè)彎曲部分大體上沿卷軸12的軸向延伸。該部分50具有相同的橫截面，每一個(gè)都具有一曲率半徑小于緊貼在卷軸12的表面上的內(nèi)表面54的外表面52。通過設(shè)置在成型于不會(huì)接觸電纜的相鄰部分50之間形成的凹槽18中的適當(dāng)?shù)木o固件56而將該部分50固定，從而避免了緊固件56對(duì)電纜造成損壞的危險(xiǎn)。
從圖4中可以看出，槽脊19由彎曲部分50的中心凸出部分形成，由于外表面52的曲率半徑較小，該中心凸出部分比彎曲部分50的邊緣沿徑向伸出的距離更遠(yuǎn)。由于彎曲部分連續(xù)地彎曲，并且沒有會(huì)損壞地震電纜的邊緣，這種結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的。此外，如果一個(gè)該部分50磨損或損壞，能夠容易地將其替換，而不必替換整個(gè)卷軸12。
類似地，活動(dòng)凸緣20的斜面24和26由多個(gè)如圖5和圖6中所示的那種單獨(dú)地平滑彎曲的元件60形成。用凹槽螺釘62將這些彎曲元件60可拆卸地固定在凸緣20的環(huán)形表面22上，并且每個(gè)彎曲元件形成一個(gè)整個(gè)的斜面24以及每一個(gè)與其相鄰的面26的一半。可以理解，一個(gè)凸緣20的彎曲元件60是另一個(gè)凸緣20的彎曲元件60的鏡像。而且，由于元件60的平滑彎曲避免了會(huì)損壞電纜的邊緣，并且由于能夠容易地單獨(dú)替換損壞了的元件60，這種結(jié)構(gòu)形式是優(yōu)選的。
權(quán)利要求
1.一種供在絞盤中使用的卷軸組件，該卷軸組件包括一個(gè)為旋轉(zhuǎn)而安裝的并具有可將電纜卷繞到其上的通常為圓柱形的表面的卷軸以及一對(duì)為隨卷軸旋轉(zhuǎn)而安裝的通常為環(huán)形的活動(dòng)凸緣元件，支撐該凸緣元件，從而使其旋轉(zhuǎn)平面彼此相對(duì)地會(huì)聚；卷軸的通常為圓柱形的表面設(shè)有多個(gè)從一個(gè)凸緣元件延伸到另一個(gè)凸緣元件的交替的槽脊和凹槽，每個(gè)凸緣元件在其沿各自的旋轉(zhuǎn)方向與被纏繞在卷軸上的電纜接觸的通常為環(huán)形的表面上形成多個(gè)與位于卷軸的通常為圓柱形的表面上的槽脊和凹槽相對(duì)應(yīng)的交替的斜面；使交替的斜面如此傾斜以致在兩個(gè)凸緣元件上形成的與在卷軸上形成的每個(gè)槽脊相對(duì)應(yīng)的斜面大致互相平行，并且在兩個(gè)凸緣元件上形成的與在卷軸上形成的每個(gè)凹槽相對(duì)應(yīng)的斜面彼此相對(duì)地會(huì)聚，從而僅當(dāng)電纜放在在卷軸上形成的凹槽上時(shí)，才將大的側(cè)向力作用于被卷繞到卷軸上的電纜上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷軸組件，其特征在于凸緣元件相對(duì)于一個(gè)與卷軸的轉(zhuǎn)軸垂直的平面對(duì)稱地互相會(huì)聚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的卷軸組件，其特征在于所述的多個(gè)斜面由圍繞每個(gè)凸緣元件的圓環(huán)面可拆卸地固定的多個(gè)平滑彎曲的元件形成。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的卷軸組件，其特征在于所述的多個(gè)槽脊和凹槽由圍繞卷軸的圓柱形表面可拆卸地固定的多個(gè)彎曲部分形成。
5.一種具有根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的卷軸組件的絞盤。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的絞盤，其特征在于進(jìn)一步包括用于將電纜引入/引出位于所述凸緣元件之間的空間的相應(yīng)的引入/引出導(dǎo)向件。
全文摘要
一種絞盤(10)包括一卷軸組件,該卷軸組件包括一旋轉(zhuǎn)的卷軸(12)和兩個(gè)通常為環(huán)形的活動(dòng)凸緣(20),支撐該活動(dòng)凸緣,使得其旋轉(zhuǎn)平面相對(duì)地互相會(huì)聚,這具有當(dāng)凸緣與卷軸一起旋轉(zhuǎn)時(shí)相對(duì)于卷軸產(chǎn)生凸緣的明顯軸向移動(dòng)的作用。卷軸(12)的圓柱形表面設(shè)有交替的槽脊(19)和凹槽(18),并且活動(dòng)凸緣(20)在其上形成與槽脊(19)和凹槽(18)相對(duì)應(yīng)的交替的斜面(26和24)。使斜面(24和26)如此傾斜以致與卷軸(12)上的每個(gè)槽脊(19)相對(duì)應(yīng)的面(26)大體上互相平行。與每個(gè)凹槽(18)相對(duì)應(yīng)的斜面(24)會(huì)聚。因此,僅當(dāng)電纜蓋住凹槽(18)時(shí),才將大的側(cè)向力作用于被卷繞到卷軸(12)上的電纜上,并將電纜上的摩擦力減至最小。
文檔編號(hào)B66D1/74GK1278232SQ98810713
公開日2000年12月27日 申請(qǐng)日期1998年10月23日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月28日
發(fā)明者岡納·安德烈斯·林德曼 申請(qǐng)人:施魯博格控股有限公司