全自动线缆收放装置的制作方法

本实用新型属于盾构机供电辅助装置，尤其涉及一种全自动线缆收放装置。

背景技术：

随着社会的快速发展，隧道施工技术的应用越来越广泛，特别是长距离大直径的隧道越来越普遍，而在长距离隧道施工中，线缆需要随着隧道的延伸而不断的延伸，而线缆的缠绕、扯断经常影响盾构机的正常掘进，因此能够防止线缆缠绕、扯断的自动线缆卷盘装置势必会成为以后长距离、大直径隧道的首选方式。目前，常见的线缆卷盘采用的是线缆简单的缠绕在卷盘上，这样的结构简单实惠，但也有许多不足之处，主要有以下几点：（1）在隧道掘进中需要有人员随时随地的去观察线缆的情况，这样一来很耽误其它工作的进展。（2）当掘进中如果没有及时的放线缆，很可能会导致线缆的缠绕、扯断，这样会耽误盾构机的掘进及其它的工作。（3）一般采用的线缆卷盘，在掘进时必须有专人去挂线缆。（4）在隧道竣工时，回收线缆费时、耗力，而且杂乱无章，无法二次利用等问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种全自动线缆收放装置，能够随着盾构机的进退及速度的快慢自动进行收放线缆，避免线缆出现缠绕、扯断而耽误施工进程，大大提高了整机的机动性和灵活性。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种全自动线缆收放装置，包括支架、放线架、卷盘和控制电箱，卷盘通过空心轴转动支撑在支架上，空心轴的两端穿过卷盘，其一端与变频电机相连，其另一端上套有滑动滑环，滑动滑环与固定在该端的法兰相连，滑动滑环的接线触点接线到盾构机上并串联到操作室内的控制系统 ；

在卷盘上设有速度传感器，该速度传感器与盾构机的操作室内的控制系统相连，并与控制电箱内的控制系统信号相连；

放线架固定在支架上，并与变频电机处于一侧，放线架包括竖支撑和横支撑，在竖支撑和/或横支撑上设有引线管；

空心轴上设有线缆穿过的线孔，线缆的接头端从空心轴的空心穿过线孔连接到滑动滑环上，线缆的收放端穿过引线管沿竖支撑和横支撑收放；

控制电箱内设有控制变频电机正反转的正转交流接触器KM1和反转交流接触器KM2，变频电机M通过正转交流接触器KM1和反转交流接触器KM2与三相电源相连，三相电源上设有总开关Q1。

进一步的技术方案，在竖支撑和横支撑之间设有斜支撑。

进一步的技术方案，放线架的竖支撑、横支撑和斜支撑均为长度可调式结构。

进一步的技术方案，长度可调式结构为：竖支撑包括固定套管和伸缩杆，伸缩杆插入固定套管内并能相对于固定套管上下滑动，在固定套管上设有螺纹孔，调整螺栓穿过螺纹孔能够锁紧固定伸缩杆；横支撑和斜支撑的结构与竖支撑的结构相同。

进一步的技术方案，在竖支撑和/或横支撑上设有导向轮。

进一步的技术方案，所述的导向轮为滑轮。

进一步的技术方案，在横支撑的自由端安装有压力传感器，压力传感器与控制电箱的控制系统信号连接。

进一步的技术方案，在变频电机上安装蜂鸣器，蜂鸣器与控制电箱线路相连。

进一步的技术方案，控制电箱内设有第一按钮KQ1、第二按钮KQ2、反转按钮KQ3、热继电器KR、急停开关SB和钥匙开关SA，第一按钮KQ1与盾构机推进按钮并联，第二按钮KQ2与盾构机的推进速度并联；热继电器KR连接在变频电机M与正转交流接触器KM1和反转交流接触器KM2之间，急停开关SB串联在控制系统的主控电路上，钥匙开关SA与反转按钮KQ3串联；当按下第一按钮KQ1时，第一按钮KQ1常开闭合，当推进有速度时，第二按钮KQ2闭合，正转交流接触器KM1吸合，变频电机M开始工作，如果线缆拉力过大，压力传感器SP给变频电机M电机一个信号，使变频电机M加速放线；当变频电机M出现故障时，热继电器KR断开，蜂鸣器HZ报警；当需要收电缆时，打开钥匙开关SA，按下控制电箱内的反转按钮KQ3，反转交流接触器KM2吸合得电，变频电机M反转，开始收电缆。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

（1）在掘进当中不需要工作人员随时随地的去观察线缆的情况，节省时间，不耽误其它的工作进展；

（2）在掘进中线缆不容易缠绕、卡住和被扯断，从而不耽误盾构机的掘进；（3）在掘进中线缆卷盘不容易受到损坏，很适用于长距离盾构掘进；

（4）在隧道竣工时，可以回收再利用，节约成本；

（5）回收线缆方便，用一个人便可以操作回收，减少劳力；

（6）不容易出现故障，出现故障时维修方便；

（7）空间占用面积小且施工现场不会杂乱无章；

本实用新型在滑动滑环、速度传感器及控制电箱能够使线缆随着盾构机的进退及速度的快慢自动收放，避免线缆出现缠绕、扯断而耽误施工进程，大大提高了整机的机动性和灵活性。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构图；

图2是本实用新型自动控制系统的电路图；

图中：1、卷盘；2、线孔；3、法兰；4、滑动滑环；5、空心轴；6、接线触点；7、支架；8、控制电箱；9、变频电机；10、蜂鸣器；11、固定套管；12、调整螺栓；13、斜支撑；14、压力传感器；15、横支撑；16、导向轮；17、伸缩杆；18、竖支撑；19、线缆；20、引线管；21、放线架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型提供一种如图1所示的全自动线缆收放装置，包括支架7、放线架21、卷盘1和控制电箱8，卷盘1通过空心轴5转动支撑在支架7上，空心轴5的两端穿过卷盘1，其一端与变频电机9相连，其另一端上套有滑动滑环4，滑动滑环4与固定在该端的法兰3相连，滑动滑环4的接线触点6接线到盾构机的操作室内的控制系统。其中，卷盘1用角钢作为支撑，用薄铁皮卷绕成卷盘1，用镀锌钢管制作空心轴5，卷盘1与空心轴5装配在一起，使卷盘1随空心轴5一起转动，空心轴5与支架7通过轴承转动相连，法兰3可以作为轴承座或轴承盖安装在相应的轴承的外侧。滑动滑环4是负责为旋转体连通、输送能源与信号的电气部件，实现盾构机上的设备和地面控制系统之间的信号传输。卷盘1与电机9使收放线缆的动作与盾构机的速度保持同步，避免在掘进中发生线缆缠绕、折断等问题，从而节省大量时间。根据需要收放的线缆的线数，也即线缆的芯数，滑动滑环4的数量相应的增减。

本实用新型在卷盘1上设有速度传感器，该速度传感器与盾构机的操作室内的控制系统相连，并与控制电箱8内的控制系统信号相连，速度传感器接收到盾构机的速度信号，并把盾构机的速度信号传递到控制电箱8内的控制系统，控制系统根据盾构机的速度调节变频电机9的转速，使放线速度与盾构机的掘进速度相匹配，避免线缆缠绕、折断等问题。

支架7为整个装置提供支撑，而为了使线缆能够顺畅的收放，本实用新型还增加了放线架21，放线架21固定在支架7上，并与变频电机9处于一侧，也即放线架21与滑动滑环4处于卷盘1的两侧，使线缆的两端分处在卷盘1的两端，用于支撑收放的线缆，并使线缆沿放线架21收放，放线架21包括竖支撑18和横支撑15，在竖支撑18和/或横支撑15上设有引线管20。如图1所示，本实施例中，引线管20在竖支撑18和横支撑15上都有设置，线缆穿过引线管20，使线缆沿放线架21在引线管20内收放，避免线缆散乱、缠绕。

空心轴5上设有线缆穿过的线孔2，线缆的接头从空心轴5的空心穿过线孔2连接到滑动滑环4上，线缆的收放端穿过引线管20沿竖支撑18和横支撑15收放。线缆的接头自空心轴5的空心内穿过，使缠绕的线缆的一个接头在内侧，另一收放端在卷绕的线缆的外端收放，该种方式线缆缠绕合理，收放顺畅。

控制电箱8为本装置提供电源，是进行收放线缆的控制部分，控制电箱8内设有控制变频电机9正反转的正转交流接触器KM1和反转交流接触器KM2，变频电机M通过正转交流接触器KM1和反转交流接触器KM2与三相电源相连，三相电源上设有总开关Q1。

为了增加放线架21的强度，在竖支撑18和横支撑15之间设置了斜支撑13。

为了适应不同的施工环境，找到最佳的收放线的合适位置，本实用新型放线架21的竖支撑18、横支撑15和斜支撑13均为长度可调式结构。该长度可调节式结构可以是伸缩式、抽拉式等现有技术中常用的结构。

本实施例中的长度可调式结构具体如下：竖支撑18包括固定套管11和伸缩杆17，伸缩杆17插入固定套管11内并能相对于固定套管11上下滑动，在固定套管11上设有螺纹孔，调整螺栓12穿过螺纹孔能够锁紧固定伸缩杆17；其中，横支撑15和斜支撑13的结构与竖支撑18的结构相同。

在竖支撑18和/或横支撑15上设有导向轮16，本实施例是在横支撑15上安装，导向轮16能够减少线缆收到的摩擦阻力。

作为一种最佳的结构，本实用新型所述的导向轮16为滑轮，线缆在滑轮的滑槽内移动，能够避免线缆滑出，保证线缆沿收放线路收放。

考虑到隧道内地面存在高低不平的情况，线缆在收放时会遇到来自地面的阻力，在横支撑15的自由端安装压力传感器14，用于监测线缆的拉力，当拉力大时，压力传感器14把信号传递给控制电箱8内的控制系统，控制系统控制变频电机加提升功率，传递更大的力进行收放工作。

参照图1，在变频电机上安装有蜂鸣器10，蜂鸣器10与控制电箱8内控制系统线路相连；当变频电机出现故障时，连接在控制系统主控电路上的热继电器KR断开，蜂鸣器10报警提醒工作人员检查并维修直至故障消除。

参照图2所示，控制电箱8内设有第一按钮KQ1、第二按钮KQ2、反转按钮KQ3、热继电器KR、急停开关SB和钥匙开关SA，第一按钮KQ1与盾构机推进按钮并联，第二按钮KQ2与盾构机的推进速度并联；热继电器KR连接在变频电机M与正转交流接触器KM1和反转交流接触器KM2之间，急停开关SB串联在控制系统的主控电路上，钥匙开关SA与反转按钮KQ3串联；当按下第一按钮KQ1时，第一按钮KQ1常开闭合，当推进有速度时，第二按钮KQ2闭合，正转交流接触器KM1吸合，如果线缆拉力过大，通过压力传感器SP给变频电机M一个信号，变频电机M提升功率放线，避免线缆拉断；当变频电机出现故障时，热继电器KR断开，蜂鸣器HZ报警；当需要收电缆时，打开钥匙开关SA，按下控制电箱8上的反转按钮KQ3，反转交流接触器KM2吸合得电，变频电机反转，开始收电缆。

本实用新型的工作原理如下：参照图2，电机工作如下图所示，正常情况下总开关Q1闭合，第一按钮KQ1与盾构机推进按钮并联，第二按钮KQ2与推进速度并联，当按下第一按钮KQ1时，第一按钮KQ1常开闭合，当推进有速度时，第二按钮KQ2闭合，正转交流接触器KM1吸合，变频电机M工作并放线。当盾构机掘进时，如果线缆拉力过大，通过压力传感器SP给电机一个信号，电机工作并放线。当变频电机M出现故障时，热继电器KR断开，蜂鸣器HZ报警提醒工作人员检查并维修直至故障消除。当隧道竣工时需要收电缆，打开钥匙开关SA，按下控制电箱上的反转按钮KQ3，反转交流接触器KM2吸合得电，变频电机反转，开始工作收电缆。

通过使用本实用新型可以避免线缆缠绕卡住和被扯断的情况，也很少发生线缆卷盘损坏的情况，从而减少对盾构机掘进的影响。

本实用新型的优点如下：（1）在掘进当中不需要工作人员随时随地的去观察线缆的情况，节省时间，不耽误其它的工作进展；（2）在掘进中线缆不容易缠绕、卡住和被扯断，从而不耽误盾构机的掘进；（3）在掘进中线缆卷盘不容易受到损坏，很适用于长距离盾构掘进；（4）在隧道竣工时，可以回收再利用，节约成本；（5）回收线缆方便，用一个人便可以操作回收，减少劳力；（6）不容易出现故障，出现故障时维修方便；（7）空间占用面积小且施工现场不会杂乱无章。

本实用新型制作成本低，不需要用昂贵的价钱去购买专门的卷盘器，如果放大制作卷盘，也实用于强电电缆的使用。本实用新型很实用于长距离的盾构掘进，方便、省时、空间占用面积小、成本低、便于维修等，具有很强的实用性。

本实用新型能节省很大成本，并能减少人力，适宜在行业内推广。

以上对本实用新型提供的技术方案进行了详细介绍，本实用新型中应用具体个例对本实用新型的实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可对本实用新型进行若干改进，这些改进也落入本实用新型权利要求的保护范围内。