CN103261739A - 用于引导柔性件的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于引导柔性件（6）的设备（1）包括：安装为围绕卷筒轴线（5）旋转的卷筒（4）和安装为围绕滑轮轴线（3）旋转的滑轮（2），卷筒和滑轮的轴线是倾斜的。该设备限定柔性件路径，其包括：轴向隔开的第一固定卷筒直径平面和第二固定卷筒直径平面上的第一卷筒缠绕部分和第二卷筒缠绕部分（7、9）、固定滑轮直径平面上的滑轮缠绕部分（8）、以及第一连接部分和第二连接部分（7a、7b）。这样布置使得连接部分（7a、7b）位于相应的第一卷筒直径平面和第二卷筒直径平面上，也均位于滑轮直径平面上。当卷筒（4）和滑轮（2）在使用中随着柔性件（6）一起旋转时，这样布置使得，第一卷筒缠绕部分和第二卷筒缠绕部分（7、9）保持在固定卷筒直径平面上，并且滑轮缠绕部分（8）保持在滑轮的固定直径平面上。该设备减小柔性件（6）的滑动和相关磨损。

Description

用于引导柔性件的设备

技术领域

本发明涉及一种用于引导柔性件的设备。本发明还涉及一种包括该设备的绞盘。

本发明的设备可用来在一个或多个卷筒上引导一个或多个柔性件，并保持该一个或多个柔性件的缠绕部分在该一个或多个卷筒的表面上的固定位置。

背景技术

绞盘（例如，汽车或帆船绞盘）是已知的，其中，将一定长度的缆绳在一端附接至卷筒，缆绳的一端可从卷筒解开并重新缠绕在卷筒上。典型地，需要人工劳动或自动缆绳供应装置，来在卷筒上引导缆绳。当缠绕缆绳以在卷筒的表面上形成相邻线圈时缆绳沿着卷筒的表面移动，并且典型地缆绳在层中覆盖其自身。

当卷筒旋转时，线圈在空间中移动，好像其沿着螺旋形移动一样。因此，需要卷筒具有足够的轴向长度，以适应缆绳的此运动。作为增加卷筒的轴向尺寸的一个替代方式，或与其结合，已知允许缆绳覆盖其自身，实际上增加可用来接收缆绳的卷筒的轴向长度。然而，此已知类型的绞盘无法在线路的总长大于卷筒可容纳的总长的应用中使用。

这种已知绞盘的另一问题是，缆绳上层中的线圈会变得嵌在缆绳下层的线圈之间的间隙中。这在层之间使得摩擦，使得缆绳磨损。其还阻止平稳操作，并限制绞盘的额定负载。在卷筒上盘绕缆绳还典型地包括，缆绳在卷筒表面或缆绳的下层上的滑动（在一些情况中是有意的）。这使得缆绳的摩擦磨损，对系统的机械冲击，以及噪声。在深水绞绕应用中（例如，海底打孔或管道铺设应用），其中，由于系统的部件位于水位线上方和下方的原因，使得该系统是部分干燥部分湿润的，所以缆绳相对于卷筒的摩擦系数的变化产生滑动，这甚至是更不希望的。

在使用已知的绞盘时（其中，将缆绳的线圈在卷筒上放在彼此附近，并在多层中放在彼此上方），用将从卷筒解开和缠绕在卷筒上的缆绳的长度来部分地表示卷筒的所需长度。通常需要在特殊应用所需的缆绳的长度和绞盘的相关的物理尺寸之间找到平衡。已知的绞盘还并未最佳地被设计为用于重负载、深水的应用，例如，会需要非常长的缆绳（例如4000米）的海洋深水操作，将需要几百米长的卷筒来容纳缆绳。一种已知的改进海运系统的方式是，分割缆绳并分几部分将其升高和降低，但是，此方法复杂且不适于高负载应用。

授予Crawford的美国专利公开US2010/0059620提供了一种改进的绞盘，其中，卷筒具有复杂形状的表面，并通过卷筒头将缆绳缠绕在卷筒上，使得这样放置柔性件的径向相邻的层，使得其彼此不平行。这样做的目的是，减小缠绕缆绳的层之间的干扰并产生更平稳的操作。然而，这是一种复杂的装置，其具有有限的额定负载并需要可滑动的卷筒头以改变柔性件在卷筒上的位置。其还需要使多圈缆绳重叠，这些缆绳可能彼此干扰并使得不期望的缆绳磨损。

授予Carson的美国专利4,351,197提供了一种精确定位设备，其具有旋转引导螺杆形式的驱动元件和旋转卷筒形式的从动元件。引导螺杆由电机驱动，并相对于卷筒轴向地运动，使得当引导螺杆旋转卷筒时，缆绳在卷筒上的缠绕部分保持在轴向固定位置。这可由复杂的、精密的和效率低的机构来实现，该机构仅允许卷筒在任一方向上的有限旋转，使其对于包括高负载或长段缆绳的应用是不适合的。

授予Carson等人的美国专利5,105,672还提供了一种旋转驱动设备，其包括通过缆绳接合的螺杆元件驱动件和从动卷筒件。卷筒的圈数由螺杆的长度决定，因此，是非常有限的。当缆绳在螺杆上的螺纹之间移动时，在缆绳上还有非常大的应力。

授予Carson的美国专利5,562,556提供了一种连续缆绳旋转驱动设备，其具有卷筒和绞盘，绞盘具有平行的旋转轴并与环形或连续的缆绳接合，用张紧装置拉紧该缆绳。计划该装置使得绞盘和卷筒能够在任一方向上连续旋转。然而，因为卷筒和绞盘上的缆绳凹槽的偏离距离是凹槽分隔距离的一半，所以，当卷筒和绞盘旋转时，缆绳受到不期望的应力和缆绳的摩擦，并且，缆绳滑动，从卷筒上的凹槽跳出并跳入绞盘上的凹槽，反之亦然。

德国专利DE10117077C1公开了一种用于从畜栏清除粪便的组件，其具有粪肥刮刀，通过缆绳驱动，用偏转滚筒周围的连续缆绳使粪肥刮刀前后移动。在第一实施方式中，允许缆绳在偏转滑轮的表面上滑动，使得其产生明显磨损。在牵引卷筒上具有多圈缆绳的第二实施方式中，该组件包括具有凹槽的驱动轮，其彼此成一定角度，缆绳在其周围形成环状，部分地复制了标准的牵引绞盘设备。凹槽将缆绳从一个驱动轮引导至另一驱动轮，并确保当缆绳从一个驱动轮通向另一驱动轮上时，缆绳不会从驱动轮离开。当从一个驱动轮通向另一驱动轮上时改变缆绳角度的凹槽的存在，不可避免地使得缆绳的摩擦和相关的磨损。而且，在此第二实施方式中，当驱动轮旋转时，该组件还可能允许缆绳在驱动轮的表面上的一些运动，使得缆绳磨损。

发明内容

在以下描述中，用可由本发明的设备所引导的“柔性件”来表示任何具有足够柔性以能够缠绕在本体（例如大体圆柱形的卷筒或滑轮）的弯曲表面的至少一部分周围，并保持与其基本上均匀接触的构件。例如，该柔性件可能是电线，绳索，缆绳，链条，平带，齿带或V形传动带。其他适当的本发明可与其一起使用的柔性装置对于技术人员来说将是容易显而易见的。

当该柔性件或每个柔性件是例如电线，绳索，缆绳，链条，平带或V形传动带时，通过利用柔性件和一个或多个卷筒之间的摩擦，可用本发明在该柔性件或每个柔性件和该卷筒或每个卷筒之间传递能量。当由本发明的设备引导的该柔性件或每个柔性件是齿带或链条时，可用柔性件和该卷筒或每个卷筒以及滑轮之间的正驱动，在该柔性件或每个柔性件和该卷筒或每个卷筒之间传递能量。

可互换地使用术语“缠绕的部分”和“缠绕部分”来表示一匝或一圈可由本发明的设备引导的柔性件的部分，其与卷筒和/或滑轮的表面接触。与卷筒或滑轮表面接触的缠绕部分的长度将由卷筒和滑轮的尺寸控制。

用术语“固定直径平面”来表示固定位置平面，其与本体（例如卷筒或滑轮）的横截面的平面重合，其与本体的纵向中心线和原理旋转轴线垂直。该固定直径平面包含本体的横截面，并径向地延伸到本体的外表面之外。

在以下描述中用术语“滑轮”和“卷筒”来表示大体圆柱形的用于引导柔性件的本体，“滑轮”典型地具有比“卷筒”更短的轴向尺寸。然而，对“滑轮”的参考可能替代地是对另一“卷筒”的参考。或者，可能将滑轮和/或卷筒布置为两个或多个共同旋转的滑轮或短卷筒，通过一个或多个更小直径或放大直径的连接部分来连接，以同时旋转。有利地，减小直径的连接部分减小该卷筒或每个卷筒的重量以及相关的材料成本。

本发明提供：

一种用于引导柔性件的设备，该设备包括：

卷筒，被安装为围绕卷筒轴线旋转；以及

滑轮，被安装为围绕滑轮轴线旋转，滑轮轴线与卷筒轴线隔开并相对于其倾斜，在该布置中，在卷筒和滑轮轴线之间延伸的最短的虚拟线垂直于卷筒和滑轮二者的轴线，并基本上位于滑轮的固定直径平面中；

所述设备限定柔性件的路径，柔性件路径依次包括：垂直于卷筒轴线的第一固定卷筒直径平面上的卷筒圆周的第一部分周围的第一卷筒缠绕部分；滑轮和卷筒之间的第一连接部分；垂直于滑轮轴线的固定滑轮直径平面上的滑轮圆周的部分周围的滑轮缠绕部分；滑轮和卷筒之间的第二连接部分；以及垂直于卷筒轴线并与第一卷筒直径平面轴向隔开的第二固定卷筒直径平面上的卷筒圆周的第二部分周围的第二卷筒缠绕部分；

将该设备布置为，使得第一连接部分和第二连接部分位于相应的第一固定卷筒直径平面和第二固定卷筒直径平面上，并且，第一连接部分和第二连接部分均位于滑轮的固定直径平面上；

其中，在使用中，当卷筒和滑轮围绕相应的与柔性件接触的卷筒和滑轮轴线旋转时，卷筒和滑轮的相对布置使得：

第一卷筒和第二卷筒缠绕部分基本上保持在卷筒的相应固定的、轴向隔开的第一固定直径平面和第二固定直径平面上；

第一连接部分和第二连接部分基本上保持在卷筒的相应第一固定直径平面和第二固定直径平面和滑轮的固定直径平面上；并且

第一滑轮缠绕部分基本上保持在滑轮的固定直径平面上。

因此，本发明提供了一种用于引导柔性件的紧凑设备，其能够在较宽范围的应用中使用，包括包含重负载的高张力应用。该设备特别适于用作牵引绞盘，因为其比已知牵引绞盘更简单，更耐用，并且更小。

本发明不需要使柔性件的缠绕部分在卷筒表面上重叠，并可与无限长度的柔性件或环形的、环状的、连续的柔性件一起使用。其还基本上不需要柔性件沿着卷筒的表面有意的或不需要的滑动，这种滑动典型地与已知绞盘的操作相关。这减少或基本上消除卷筒的不期望的腐蚀，减少当柔性件在卷筒周围通过时由柔性件上的摩擦和张力使得的柔性件的损坏。这对潮湿环境和半湿半干环境是特别有利的，在潮湿环境中，需要操作波浪发电机，在半湿半干环境中，需要操作航海绞盘，离岸发电和深水海运系统，例如，钻井和管道铺设钻机。

与已知的需要改变缆绳相对于卷筒表面的位置来将缆绳在卷筒上分层地盘绕的缆绳供应装置的绞盘不同，当本发明的设备的卷筒和滑轮在使用中与柔性件一起旋转时，将柔性件的缠绕部分保持在卷筒和滑轮的表面上的预定且固定的轴向位置。这提供了一种紧凑的设备，在该设备中，不需要卷筒具有足够的长度，以容纳大量相邻圈的缆绳并补偿缠绕部分沿着卷筒表面的滑动或轴向运动。因此，卷筒的轴向尺寸与具体应用所需的柔性件的长度无关。

该设备的布置使得，在使用中，当卷筒和滑轮与柔性件接触地旋转时，第一卷筒和第二卷筒缠绕部分基本上保持在卷筒的相应固定的轴向隔开的第一固定直径平面和第二固定直径平面上，并且，第一滑轮缠绕部分基本上保持在滑轮的固定直径平面上。这防止缆绳自身接触，从而减小摩擦和噪声，并改进设备的操作的平稳度。这样布置使得，在卷筒和滑轮的表面中没有任何用于柔性件的凹槽或支撑通道，或没有任何其他用于引导柔性件的装置，当柔性件旋转时，其自然地保持在卷筒和滑轮的固定直径平面上。该设备的卷筒和滑轮的特定相对布置引导柔性件，并防止其沿着卷筒和滑轮的表面移动。

例如，本发明可用在波浪发电系统中，以将附接至一个或多个随着海浪移动的漂浮件的一个或多个柔性件的纵向运动转换成至少一个卷筒的旋转运动，以产生电。这便于响应于海浪的运动而产生电。

例如，本发明还可用在绞盘中，该绞盘用于通过至少一个卷筒和/或至少一个滑轮的旋转运动来拉动与柔性件的至少一端连接的负载。这提供了一种更紧凑的绞盘装置，其不会遇到柔性件在卷筒或滑轮表面上滑动以及多层柔性件在彼此顶部上重叠的上述问题。

优选地，第一连接部分和第二连接部分在滑轮的固定直径平面中彼此平行。

优选地，滑轮缠绕部分在滑轮圆周周围延伸180度。优选地，至少一个卷筒缠绕部分也在卷筒圆周周围延伸180度。

或者，使卷筒和滑轮中的至少一个在柔性件的卷筒和/或滑轮缠绕部分的区域中开槽，或者，提供另一柔性件保持装置。这帮助防止使柔性件变平（变平会使其损坏），并帮助确保将第一卷筒和第二卷筒缠绕部分保持在卷筒的第一固定直径平面和第二固定直径平面上，甚至是在张力减小或没有张力的阶段的过程中。一个或多个卷筒的表面的开槽确保，当该设备与柔性件一起旋转时，甚至当滑轮的半径相对于卷筒的半径使得第一连接部分和第二连接部分在滑轮的固定直径平面中未精确地彼此平行时，将柔性件保持在卷筒的固定直径平面上。在第一连接部分和第二连接部分在滑轮的固定直径平面中彼此平行的优选实施方式中，不需要使该卷筒或每个卷筒的表面开槽，以当将卷筒缠绕部分自动地保持在卷筒的轴向隔开的固定直径平面上时防止滑动。

优选地，滑轮的半径比卷筒的半径大。优选地，对于设定的滑轮半径，滑轮轴线相对于卷筒轴线倾斜，使得将第一连接部分和第二连接部分定位在滑轮的固定直径平面上，并在滑轮的固定直径平面中彼此平行。这提供了这样一种设备，其中，当柔性件上的张力垂直于滑轮和卷筒的轴线作用时，柔性件由滑轮和卷筒引导，具有最佳操作平稳度和操作效率，由此最小化或消除柔性件沿着卷筒和滑轮的表面滑动的趋势。

在另一实施方式中，复制了本发明的基本设备，以提供至少两个卷筒，每个卷筒具有相关的滑轮，卷筒和滑轮提供了一种用于沿着柔性件路径引导公共柔性件的设备。优选地，第一卷筒上的柔性件的一个卷筒缠绕部分和第二卷筒上的柔性件的一个卷筒缠绕部分之间的第三连接部分位于柔性件的所连接的卷筒缠绕部分的直径平面中。可使第一和第二滑轮相对于相应的第一卷筒和第二卷筒在相同或相反的方向上倾斜。在此实施方式中，可用柔性件作为“传动”机构，用于在两个卷筒之间传递力。例如，如果提供具有不同半径的卷筒，那么也可提供减小/放大机构。

在另一实施方式中，沿着公共卷筒的卷筒轴线在隔开的位置处复制了本发明的基本设备。优选地，在包括第一滑轮和公共卷筒上的缠绕部分的第一柔性件路径上引导第一柔性件，并沿着包括第二滑轮和公共卷筒上的缠绕部分的第二柔性件路径引导第二柔性件。可用此实施方式从一个柔性件向另一柔性件传递力，用卷筒作为传力机构。其还可用来从两个柔性件向一个卷筒传递力。

优选地，滑轮是沿周向隔开的，更优选地，沿圆周均匀地隔开的，在公共卷筒周围从彼此隔开，例如，当具有两个滑轮时，彼此相对于公共卷筒直径相反地分开，或者，当具有不止两个与公共卷筒相关的滑轮时，以相等的角度间隔分开。优选地，将第一柔性件路径的第一卷筒和第二卷筒缠绕部分中的至少一个夹在第二柔性件路径的第一卷筒和第二卷筒缠绕部分之间。此布置确保，卷筒上的负载可基本上或完全平衡，以减小或消除卷筒支撑结构上的弯矩。可使第一和第二滑轮的轴线相对于卷筒在相同或相反的方向上倾斜。

在另一实施方式中，可对该卷筒或每个卷筒提供一个或多个附加的滑轮，每个附加的滑轮在相关卷筒的相应固定直径平面上限定一对轴向隔开的第一卷筒和第二卷筒缠绕部分。已经发现，通过增加相对于每个卷筒的滑轮的数量，可使用该设备来传递增加的力，同时限制施加于该柔性件或每个柔性件上的张力。优选地，这样布置与至少一个卷筒相关的至少两个滑轮，从而使其在相同的方向上并相对于相关卷筒的旋转轴线以相同的角度倾斜，使其相应的滑轮旋转轴线彼此平行并偏离。柔性件路径可包括第一卷筒和第二卷筒缠绕部分以及布置为与公共柔性件同时旋转的至少两个滑轮的滑轮缠绕部分。

任何实施方式的至少两个滑轮可具有彼此不同的半径。这能够使该设备的尺寸和额定负载适应于特殊应用的需求。

任何实施方式的该滑轮或每个滑轮的倾斜角度以及滑轮相对于相应卷筒半径的半径可在安装设备的过程中调节，以调节与由该滑轮或每个滑轮限定的柔性件路径相关的第一卷筒和第二卷筒缠绕部分之间的轴向间隔。这可用来控制该卷筒或每个卷筒的轴向尺寸，以及由此控制容纳该卷筒或每个卷筒所需的物理空间。

任何实施方式的该卷筒或每个卷筒在该卷筒或每个卷筒的固定直径平面的区域中可具有减小或增加的直径，柔性件的卷筒缠绕部分位于所述卷筒上。这可减小卷筒的重量和材料成本。

本发明具有许多应用。本发明特别适合于例如绞盘，例如，在车辆或帆船上使用的绞盘，或用于深海应用的绞盘。还可在任何被设计为将柔性件的线性运动转换成旋转运动以驱动发电机产生电能的系统中使用利用本发明的设备。

本发明还适于在波浪发电系统中使用，例如在PCT公开WO2008/065684中公开的，以将附接至一个或多个随着海浪移动的漂浮件的一个或多个柔性件的大体纵向运动转换成卷筒的旋转运动，以产生电。目前，相信一种包括两个或更多个滑轮和一个卷筒的设备对此应用是最适合的。

本发明可进一步用来提供一种连续缆绳驱动机构，其是海浪能量转换系统或者具有更高额定负载的与非常长的柔性件一起使用的离岸或深井绞盘中的一种紧凑传动装置。本发明还可用在使用环形驱动带的应用中，例如，车辆中的凸轮带和/或风扇带，因为其允许使用一下张力带，其比标准皮带或链条更便宜，更简单且更耐用，并且产生更小的摩擦。

附图说明

现在将参考附图描述本发明的实例实施方式，其中：

图1是根据本发明的第一实施方式的用于引导柔性件的设备的透视图；

图2是图1的第一实施方式的设备的侧视图；

图3是图1和图2的第一实施方式的设备的端视图；

图4是根据本发明的第二实施方式的用于引导柔性件的设备的透视图；

图5是图4的第二实施方式的设备的侧视图；

图6是根据本发明的第三实施方式的用于引导柔性件的设备的透视图；

图7是图6的第三实施方式的设备的侧视图；

图8是根据本发明的第四实施方式的用于引导柔性件的设备的透视图；

图9是图8的第四实施方式的设备的侧视图；以及

图10是图8和图9的第四实施方式的设备的端视图。

具体实施方式

图1至图3示出了根据第一实施方式的用于在卷筒上引导柔性件6的设备1，该设备包括：可围绕滑轮旋转轴线3旋转的滑轮2，以及可围绕滚筒旋转轴线5旋转的卷筒4。滑轮轴线3相对于卷筒轴线5以锐角倾斜。

卷筒2优选地是细长的圆柱形本体。然而，卷筒可以是替代的形状，优选地具有弯曲的外表面。卷筒还可是机械驱动设备的一个部件，例如，输入或输出轴。滑轮2优选地是另一圆柱形本体，具有比卷筒短的轴向尺寸。然而，滑轮可以是替代的形状，例如，形成例如另一卷筒的更细长的圆柱形本体。

滑轮轴线3与卷筒轴线5隔开并相对于其倾斜，在该布置中，在卷筒和滑轮轴线之间延伸的最短虚拟线垂直于卷筒和滑轮的轴线，并位于滑轮的固定直径平面上，如在图3中最佳地示出的。或者，在卷筒和滑轮轴线之间延伸的最短虚拟线可垂直于卷筒和滑轮的轴线，并设置成相对于滑轮的固定直径平面成小角度。

该设备限定柔性件6的柔性件路径。柔性件路径依次包括：卷筒圆周的第一部分周围的第一缠绕部分7、卷筒2和滑轮4之间的第一连接部分7a、滑轮圆周的部分周围的滑轮缠绕部分8、滑轮4和卷筒2之间的第二连接部分8a以及卷筒圆周的第二部分周围的第二缠绕部分9。将第一卷筒缠绕部分7和第二卷筒缠绕部分9定位在卷筒的预定的、固定的且平行的直径平面上，并沿着卷筒的表面彼此轴向地隔开。柔性件的端部10和11从基本上在第一卷筒和第二卷筒缠绕部分的固定直径平面上的卷筒2的表面向外延伸。

将该设备布置为，具有一个或多个以下特征：柔性件接近卷筒的第一固定直径平面上的第一卷筒缠绕部分，并离开卷筒的第二固定直径平面上的第二卷筒缠绕部分；柔性件与卷筒表面相切地接近第一卷筒缠绕部分，并与卷筒表面相切地离开第二卷筒缠绕部分；第一连接部分和第二连接部分与卷筒和滑轮表面相切。

如图1所示，柔性件的滑轮缠绕部分在滑轮圆周周围延伸180度。柔性件的一个或两个卷筒缠绕部分也可在卷筒圆周周围延伸180度。改变柔性件的一端或两端相对于卷筒的倾斜角，将改变卷筒表面上的一个或两个卷筒缠绕部分的长度。

固定的卷筒和滑轮轴线可由任何适当的支撑结构（未示出）限定。该轴线可由卷筒和滑轮轴线公共的支撑结构限定，或由分开的单独的支撑结构限定，允许该设备适应特殊应用的需求，例如，可用空间和所需额定负载。

公共的或单独的支撑结构限定卷筒和滑轮轴线之间的固定倾斜角。将该设备布置为，使得第一连接部分和第二连接部分位于卷筒的相应第一固定直径平面和第二固定直径平面上，或相对于其以小角度倾斜，使得在使用该设备时，当卷筒4和滑轮2与柔性件6接触地旋转时，将第一卷筒和第二卷筒缠绕部分7、9保持在卷筒的相应固定的轴向隔开的第一固定直径平面和第二固定直径平面上，或相对于其以小角度倾斜，并且，将第一滑轮缠绕部分8保持在滑轮的固定直径平面上，或相对于其以小角度倾斜。

在操作该设备时，当从卷筒2抽出柔性件的端部10时，第一缠绕部分7和卷筒之间的摩擦使得卷筒围绕卷筒轴线3在顺时针方向上旋转。这使得柔性件沿着第一连接部分7a从滑轮上的缠绕部分8移动到卷筒上，这使得滑轮4围绕滑轮轴线5在顺时针方向上旋转。滑轮4的旋转将柔性件6沿着第二连接部分8a从卷筒2上的第二缠绕部分9抽出，并到达滑轮4上，帮助卷筒的顺时针旋转。将柔性件的端部11沿着柔性件路径逐渐抽出，从而延长柔性件的端部10并缩短柔性件的端部11。相反，当从卷筒抽出柔性件6的端部11时，该设备相反地操作，从而延长柔性件6的端部11并缩短其端部10。

当卷筒和滑轮围绕其相应轴线与柔性件接触地旋转时，将第一卷筒缠绕部分7和第二卷筒缠绕部分9保持在卷筒2的预定的固定的轴向隔开的直径平面上，并将第一滑轮缠绕部分8保持在滑轮4的固定直径平面上。第一连接部分7a和第二连接部分8a与卷筒和滑轮表面保持固定的倾斜角，与卷筒和滑轮表面相切且垂直地接近卷筒和滑轮表面，并位于对卷筒和滑轮缠绕部分限定的卷筒和滑轮的固定直径平面上。优选地，还支撑柔性件的端部10和11，使其与卷筒表面保持固定的倾斜角，与卷筒表面相切且垂直地接近并离开卷筒的表面，并位于卷筒的固定直径平面上。卷筒（见图2）的表面上的第一卷筒和第二卷筒缠绕部分之间的轴向分离防止柔性件的卷筒缠绕部分和第一与第二连接部分之间的摩擦接触，并防止对其的相关损坏。

如图3所示，当从端部看该设备时，滑轮轴线相对于卷筒轴线倾斜，并且，滑轮具有比卷筒大的半径，使得倾斜的滑轮横跨卷筒的直径，并且，将与柔性件路径的滑轮缠绕部分的端部接合的第一连接部分和第二连接部分定位在卷筒的直径相对的侧面上。当从上方看该设备时，柔性件路径的第一连接部分和第二连接部分在滑轮的固定直径平面中彼此平行。在此结构中，将柔性件自然地引导在卷筒表面周围，使得将第一卷筒和第二卷筒缠绕部分自动地保持在卷筒的固定轴向位置直径平面上。因此，基本上消除柔性件在卷筒和滑轮表面上滑动的趋势。

可同时调节滑轮轴线5相对于卷筒轴线3的倾斜度和滑轮半径相对于卷筒半径的尺寸，以调节柔性件的第一卷筒缠绕部分7和第二卷筒缠绕部分9的轴向分离，同时确保当从上方看该设备时，柔性件路径的第一连接部分和第二连接部分在滑轮的固定直径平面中彼此平行。滑轮轴线相对于卷筒轴线的倾斜度的增加和滑轮半径相对于卷筒半径的相应增加一起，增加了卷筒表面上的第一卷筒和第二卷筒缠绕部分的轴向分离，从而增加了卷筒的所需轴向长度，以适应第一卷筒和第二卷筒缠绕部分。相反，滑轮轴线相对于卷筒轴线的倾斜度的减小和滑轮半径相对于卷筒半径的相关减小，会使得第一卷筒和第二卷筒缠绕部分的轴向分离和卷筒的用于适应第一卷筒和第二卷筒缠绕部分所需轴向长度的减小。因此，在设计和安装该设备的过程中，可调节第一卷筒和第二卷筒缠绕部分之间的轴向分离，以对设定应用控制卷筒的所需轴向长度。

卷筒4和/或滑轮2可以是沿圆周开槽的，使得将第一卷筒和第二卷筒缠绕部分和/或第一滑轮缠绕部分容纳在卷筒和/或滑轮的表面中的凹槽或通道内。当缠绕部分保持在卷筒和滑轮上的固定轴向位置时，因为卷筒和滑轮与柔性件接触地旋转，缠绕部分将保持位于其相应的凹槽内。提供凹槽对具有弯曲外表面的柔性件（例如电线或缆绳）具有优点，并且，对于更硬的高张力电线或缆绳来说是特别有利的。在用该设备引导平带形式的柔性件的情况中，减小或消除对凹槽的需求。卷筒和/或滑轮可替代地设置有柔性件引导件或保持装置，例如，可将其形成为盖子中的槽或通道，其中，卷筒或滑轮旋转，以防止柔性件沿着卷筒或滑轮的外表面移动或从该外表面滑落。

在将该设备布置为限定柔性件路径的情况中（其中，第一或第二连接部分7a或7b中的任一个或柔性件的任一端10、11并不精确地位于卷筒或滑轮缠绕部分的固定直径平面上，而是相对于固定直径平面以小角度倾斜），卷筒和/或滑轮的表面的圆周开槽特别重要。

在一种替代结构中，支撑结构限定固定卷筒轴线，但是滑轮轴线相对于卷筒不固定，使得滑轮基本上完全自由地与柔性件一起旋转，并且，不限于围绕相对于卷筒轴线具有固定倾斜角的轴线旋转。因此，当滑轮与柔性件一起旋转时，滑轮可相应地调节其直径平面，使得将柔性件路径的第一连接部分和第二连接部分保持在滑轮的固定直径平面上。

在其他替代结构中，支撑结构在卷筒和滑轮轴线之间限定固定倾斜角，并且，滑轮轴线相对于卷筒轴线倾斜，如图3所示，然而，滑轮半径相对于卷筒半径使得，当从端部看该设备时，如图3所示，滑轮在滑轮的直径平面上延伸超出卷筒的直径相对的侧面，或在卷筒的直径相对的侧面突然停止。当从上方看该设备时，柔性件路径的第一连接部分和第二连接部分由此在滑轮的固定直径平面中不再平行。相反，在当从侧面看时，滑轮延伸超出卷筒的直径相对的侧面时，当从上方看该设备时，柔性件路径的第一连接部分和第二连接部分从卷筒朝向滑轮在滑轮的固定直径平面中会聚。相反，在当从侧面看时滑轮停止的位置不到达卷筒的直径相对的侧面时，当从上方看该设备时，柔性件路径的第一连接部分和第二连接部分从卷筒朝向滑轮在滑轮的固定直径平面中分叉。在这些替代结构中的任一种中，滑轮应开凹槽，以固定滑轮缠绕部分并防止滑轮缠绕部分在滑轮表面上滑动。凹槽的所需深度将根据许多因素而变化，例如，柔性件的尺寸，卷筒和滑轮轴线的相对倾斜，以及卷筒和滑轮的半径之间的相对差。

图4和图5示出了根据第二实例实施方式的用于引导柔性件的设备101，其中，复制第一实施方式的设备1，并将其布置为与公共柔性件一起旋转。设备101包括：可围绕第一卷筒轴线103旋转的第一卷筒102；可围绕第一滑轮轴线105旋转的第一滑轮104；可围绕第二卷筒轴线107旋转的第二卷筒106；以及可围绕第二滑轮轴线109旋转的第二滑轮108。将卷筒和滑轮接合，以与公共柔性件110一起旋转。可以参照第一实施方式的设备1描述的方式，相对于相应卷筒支撑滑轮。因此，滑轮轴线105和109相对于相应的卷筒轴线103和107倾斜。

柔性件路径依次由以下部分组成：第一卷筒上的第一卷筒缠绕部分111、第一连接部分111a、第一滑轮上的第一滑轮缠绕部分112、第二连接部分112a、第一卷筒上的第二卷筒缠绕部分113、第三连接部分113a、第二卷筒上的第一卷筒缠绕部分114、第四连接部分114a、第二滑轮上的第一滑轮缠绕部分115、第五连接部分115a和第二卷筒上的第二卷筒缠绕部分116。柔性件具有端部117和118。

在操作中，当从第一卷筒102抽出柔性件110的端部117时，在卷筒和相关滑轮上布置缠绕部分以及所选择的柔性件与卷筒和滑轮之间的摩擦或正驱动，使得卷筒和滑轮以与参照第一实施方式的设备1描述的方式相似的方式在顺时针方向上同时旋转，使得柔性件110的端部117的延长和端部118的缩短。或者，当从第二卷筒106抽出柔性件110的端部118时，该系统相反地工作，从而延长柔性件110的端部118并缩短端部117。

在图5中将第一滑轮104和第二滑轮108示出为在相同的方向上倾斜，并与和滑轮相关的相应的第一卷筒102和第二卷筒106大约成相同的角度。然而，或者可使滑轮104，108在与所示出的方向相反的方向上相对于相应的第一卷筒和第二卷筒倾斜，或者可在彼此相反的方向上倾斜。还将第一滑轮104和第二滑轮108示出为具有不同半径，并且，其与也具有不同半径的相应的第一卷筒和第二卷筒相关。或者，该设备可包括相等半径的第一和第二滑轮和/或相等半径的第一卷筒和第二卷筒。

在图5中将第三连接部分113a示出为，将第一卷筒102上的第二卷筒缠绕部分113与第二卷筒106的第一卷筒缠绕部分114连接。将容易理解，或者，第三连接部分113a可将第一卷筒上的第一或第二卷筒缠绕部分中的任一个与第二卷筒上的第一或第二卷筒缠绕部分中的任一个连接。还将容易理解，第一卷筒和第二卷筒102、106是可互换的，使得任一个卷筒是与柔性件接触地旋转的第一卷筒。

将容易理解，除非用与第二实施方式的设备101相关的以上讨论代替，否则与第一实施方式的设备1及其各种替代结构相关的讨论还可适当地应用于此第二实施方式的设备101或其各卷筒或滑轮中的任何一个。

图6和图7示出了根据第三实例实施方式的用于引导柔性件的设备201，其中，复制第一实施方式的设备1，并且，该设备与公共卷筒相关，将每个设备布置为与独立的柔性件一起旋转。设备201包括：可围绕第一轴线203旋转的卷筒202、可围绕第一滑轮轴线205旋转的第一滑轮204以及可围绕第二滑轮轴线207旋转的第二滑轮206。将卷筒202和第一滑轮204布置为，与第一柔性件208一起旋转。将卷筒202和第二滑轮206布置为，与第二柔性件209一起旋转。可以参照第一实施方式的设备1描述的方式，相对于卷筒支撑第一和第二滑轮，使得滑轮轴线205和207相对于卷筒轴线203倾斜。

第一柔性件路径依次由以下部分组成：卷筒上的第一卷筒缠绕部分210、第一连接部分210a、第一滑轮上的第一滑轮缠绕部分211、第二连接部分211a以及卷筒上的第二卷筒缠绕部分212。第一柔性件具有端部213和214。第二柔性件路径依次由以下部分组成：卷筒上的第一卷筒缠绕部分215、第一连接部分215a、第二滑轮上的第一滑轮缠绕部分216、第二连接部分216a以及第二卷筒缠绕部分217。第二柔性件具有端部218和219。

在操作中，当从卷筒202抽出第一柔性件208的端部213时，在卷筒202和滑轮204、206上布置缠绕部分以及柔性件208、209和卷筒202与滑轮204，206之间的摩擦或正驱动，使得卷筒和第一滑轮204以与参照第一和第二实施方式的设备1和101描述的方式相似的方式在顺时针方向上同时旋转，使得第一柔性件208的端部213的延长和端部214的缩短。卷筒的旋转还使得第二滑轮206在与卷筒和第一滑轮相同的方向上旋转，从而延长第二柔性件209的端部218并缩短端部219。或者，当从卷筒202抽出第一柔性件208的端部214时，该系统相反地工作，从而延长第一柔性件208的端部214并缩短端部213，并延长第二柔性件209的端部219并缩短端部218。

在图6中将第一滑轮204相对于卷筒202的旋转轴线205示出为，在相反的方向上相对于第二滑轮206的旋转轴线207倾斜大约相等的角度。虽然这并不是本质的结构，但是其具有这样的优点：使第一柔性件208的第一卷筒和第二卷筒缠绕部分210、212在卷筒202的表面上与第二柔性件209的第一卷筒和第二卷筒缠绕部分215、217轴向地隔开，在第一柔性件208的第一卷筒缠绕部分210和第二卷筒缠绕部分212之间插入第二柔性件209的第二卷筒缠绕部分217。卷筒202的表面上的这对卷筒缠绕部分的轴向间隔防止第一和第二柔性件的缠绕部分彼此接触，使得设备更平稳的操作，并减小第一和第二柔性件的摩擦磨损。其还将容纳与第一和第二柔性件相关的卷筒缠绕部分所需的卷筒的轴向长度减到最小，允许得到一种用于空间紧张的应用的更紧凑的设备。

在一个柔性件的卷筒缠绕部分之间插入另一柔性件的至少一个卷筒缠绕部分意味着，第一和第二柔性件上的负载围绕卷筒轴线203在相反方向上作用，由此，与第一和第二实施方式的设备1和101相比，减小或消除了限定卷筒轴线的支撑结构上的所产生的弯矩。这对高负载应用来说是特别有利的，并允许使用更简单且更轻的卷筒支撑结构。如果基本上消除围绕卷筒轴线的任何弯矩，甚至还可能完全省去卷筒支撑结构。

或者，可通过在第二柔性件的第一卷筒和第二卷筒缠绕部分之间插入第一柔性件的另一卷筒缠绕部分，或通过在一个柔性件的第一卷筒和第二卷筒缠绕部分之间插入另一柔性件的第一卷筒和第二卷筒缠绕部分，来实现减小或消除卷筒支撑部上的弯矩的此优点。

或者，可这样构造设备201，使得第一滑轮204和第二滑轮206相对于卷筒表面轴向地偏离，以使一个柔性件路径的第一卷筒和第二卷筒缠绕部分与另一柔性件路径的第一卷筒和第二卷筒缠绕部分相邻，而不是夹在其之间。与设备1和101相比，这可减小卷筒支撑结构上的所产生的弯矩，但是可能需要具有相应更大的轴向长度的卷筒。

或者，第一和第二滑轮轴线205、207可相对于卷筒轴线以不同角度彼此倾斜，使得一个柔性件的第一卷筒和第二卷筒缠绕部分在卷筒表面上轴向隔开一定量，该量与另一柔性件的第一卷筒和第二卷筒缠绕部分的轴向间隔的量不同。第一滑轮204和第二滑轮206还可具有彼此不同的半径。

将容易理解，除非用与第三实施方式的设备201相关的以上讨论代替，否则与第一和第二实施方式的设备1和101及其各种替代结构相关的讨论还可适当地应用于此第三实施方式的设备201或其各卷筒或滑轮中的任一个。

图8至图10示出了根据本发明的第四实施方式的设备301，其中，一个或多个附加滑轮可能与任何卷筒相关，每个附加滑轮在卷筒上的固定轴向直径位置上增加另一对卷筒缠绕部分。使每个滑轮相对于相应卷筒倾斜，从而在使用该设备时，与每个滑轮相关的该对卷筒缠绕部分保持在卷筒和滑轮缠绕部分的不同对的固定的轴向隔开的直径平面上，并且，与每个滑轮相关的柔性件路径的第一连接部分和第二连接部分保持在该滑轮的固定直径平面上。

可将滑轮布置在与一个或多个卷筒邻近的堆叠结构中。可将滑轮布置为，使得与每个滑轮相关的成对的第一卷筒和第二卷筒缠绕部分在卷筒表面上彼此相邻，或夹在彼此之间，以控制卷筒的所需轴向长度，从而容纳卷筒缠绕部分。或者，滑轮或滑轮堆叠可在卷筒周围彼此沿轴向隔开，以最小化或消除支撑结构上的针对该卷筒或每个卷筒所产生的弯矩。

将容易理解，除非用与第四实施方式的设备301相关的以上讨论代替，否则与第一和第二实施方式的设备1和101及其各种替代结构相关的讨论还可适当地应用于此第四实施方式的设备301或其各个卷筒或滑轮中的任一个。

虽然涉及第四实施方式的图8至图10示出了仅与一个卷筒相关的多个滑轮，但是，将容易理解，一个或多个附加的滑轮可与任何之前的实施方式的任意数量的卷筒和替代结构相关。

任何之前的实施方式的设备优选地具有用于保持该柔性件或每个柔性件上的张力的装置，例如，其可能是平衡锤或可弹性变形的元件，例如弹簧。或者，线路可自己封闭，以形成连续的环状的圈，使得柔性件本身拉紧。

在需要的情况下，特别是任何实例设备与长柔性件一起使用的情况下，例如，在离岸海运应用中，可提供一个或多个用于供应并储存该柔性件或每个柔性件的线轴（未示出），并在柔性件上提供连续张力。

以上实例实施方式的任何设备是可变的，以使其适应特殊应用的需求（可用空间，额定负载等等）。因此，可通过复制第一实施方式的基本设备的任何部件，来提供许多其他设备和结构。使得能够提供适于具体应用的设备的主要变量是：卷筒数量、相对于每个卷筒的滑轮数量、该滑轮轴线或每个滑轮轴线相对于其相应卷筒的倾斜度、该卷筒或每个卷筒以及该相关滑轮或每个相关滑轮的相对尺寸、以及将各卷筒和滑轮接合以进行旋转的柔性件的数量。还可选择卷筒、滑轮和柔性件的材料、以及柔性件和卷筒与滑轮之间的相关材料特性，特别是摩擦系数，以改变设备的额定负载，并使其适应干燥，湿润或半干半湿的环境。对于技术人员来说，其他变量将是容易显而易见的。

Claims (26)

1.一种用于引导柔性件的设备，所述设备包括：

卷筒，安装成围绕卷筒轴线旋转；以及

滑轮，安装成围绕滑轮轴线旋转，所述滑轮轴线与所述卷筒轴线隔开并相对于其倾斜而布置成使得，在所述布置中，在所述卷筒轴线与所述滑轮轴线之间延伸的最短虚拟线垂直于所述卷筒和所述滑轮两者的轴线并基本上位于所述滑轮的固定直径平面中；

所述设备限定所述柔性件的路径，所述柔性件的路径依次包括：垂直于所述卷筒轴线的第一固定卷筒直径平面上的卷筒圆周的第一部分周围的第一卷筒缠绕部分、所述滑轮与所述卷筒之间的第一连接部分、垂直于所述滑轮的轴线的固定滑轮直径平面上的滑轮圆周的一部分周围的滑轮缠绕部分、所述滑轮与所述卷筒之间的第二连接部分以及垂直于所述卷筒轴线并与所述第一卷筒直径平面轴向隔开的第二固定卷筒直径平面上的所述卷筒圆周的第二部分周围的第二卷筒缠绕部分；

所述设备布置成，使得所述第一连接部分和所述第二连接部分位于相应的所述第一固定卷筒直径平面和所述第二固定卷筒直径平面上，并且所述第一连接部分和所述第二连接部分均位于所述滑轮的所述固定直径平面上，

其中，在使用中，当所述卷筒和所述滑轮与所述柔性件接触地围绕相应的所述卷筒线性和所述滑轮轴线而旋转时，所述卷筒和所述滑轮的相对布置使得：

所述第一卷筒缠绕部分和所述第二卷筒缠绕部分基本上保持在所述卷筒的相应的固定的轴向隔开的所述第一固定直径平面和所述第二固定直径平面上；

所述第一连接部分和所述第二连接部分基本上保持在所述卷筒的相应的所述第一固定直径平面和所述第二固定直径平面以及所述滑轮的所述固定直径平面上；并且

所述第一滑轮缠绕部分基本上保持在所述滑轮的固定直径平面上。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一连接部分和所述第二连接部分在所述滑轮的所述固定直径平面中彼此平行。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述滑轮缠绕部分在所述滑轮的圆周周围延伸180度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，在所述柔性件的所述卷筒和/或滑轮缠绕部分的区域中，对所述卷筒和所述滑轮中的至少一个进行开槽，或者提供另一柔性件保持装置。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述滑轮的半径比所述卷筒的半径大。

6.一种设备，其中，复制根据前述权利要求中任一项所述的设备，并且至少两个卷筒及其相应滑轮用于沿着所述柔性件路径引导公共柔性件。

7.根据权利要求6所述的设备，包括第三连接部分，所述第三连接部分位于所述第一卷筒上的所述柔性件的所述第一卷筒缠绕部分和所述第二卷筒缠绕部分中的一个与所述第二卷筒上的所述柔性件的所述第一卷筒缠绕部分和所述第二卷筒缠绕部分中的一个之间，所述第三连接部分位于所述柔性件的被连接的卷筒缠绕部分的直径平面中。

8.根据权利要求6或7所述的设备，其中，所述第一滑轮和所述第二滑轮的轴线相对于相应的所述第一卷筒和所述第二卷筒在相同方向上倾斜。

9.一种设备，其中，复制根据权利要求1至5中任一项所述的设备，并且所述至少两个滑轮沿着公共卷筒的卷筒轴线隔开。

10.根据权利要求9所述的设备，用于在包括所述公共卷筒和所述第一滑轮上的缠绕部分的第一柔性件路径上引导第一柔性件，并沿着包括所述公共卷筒和所述第二滑轮上的缠绕部分的第二柔性件路径引导第二柔性件。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述滑轮在所述公共卷筒周围沿周向彼此隔开。

12.根据权利要求10或11所述的设备，其中，所述第一柔性件路径的所述第一卷筒缠绕部分和所述第二卷筒缠绕部分中的至少一个介于所述第二柔性件路径的所述第一卷筒缠绕部分与所述第二卷筒缠绕部分之间。

13.根据权利要求9至11中任一项所述的设备，布置成使得，所述第一滑轮和所述第二滑轮的轴线相对于所述卷筒在相反方向上倾斜。

14.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括与所述卷筒或每个卷筒相关的一个或多个附加滑轮，每个附加滑轮在相关卷筒的相应固定直径平面上限定成对的轴向隔开的第一卷筒缠绕部分和第二卷筒缠绕部分。

15.根据权利要求14所述的设备，其中，与至少一个卷筒相关的所述至少两个滑轮布置成使得，所述至少两个滑轮在相同方向上倾斜并相对于相关卷筒的旋转轴线以相同角度倾斜，使其相应的滑轮旋转轴线彼此平行并偏离。

16.根据权利要求14或15所述的设备，其中，所述柔性件路径包括所述第一卷筒缠绕部分和所述第二卷筒缠绕部分以及至少两个滑轮的滑轮缠绕部分，使它们布置成与公共柔性件同时旋转。

17.根据权利要求6至16中任一项所述的设备，其中，所述滑轮中的至少两个具有彼此不同的半径。

18.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，在安装过程中能够调节所述滑轮或每个滑轮的倾斜角度以及所述滑轮的相对于相应卷筒半径的半径，以调节与由所述滑轮或每个滑轮限定的所述柔性件路径相关的所述第一卷筒缠绕部分与所述第二卷筒缠绕部分之间的轴向间隔。

19.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述卷筒或每个卷筒在所述卷筒或每个卷筒的所述固定直径平面的区域中具有减小或增加的直径，所述柔性件的所述卷筒缠绕部分位于所述卷筒或每个卷筒上。

20.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括用于保持所述柔性件或每个柔性件上的张力的装置。

21.一种波浪发电系统，包括根据前述权利要求中任一项所述的设备，以将附接至一个或多个随着海浪移动的漂浮件的一个或多个柔性件的纵向运动转换成所述卷筒或每个卷筒的旋转运动，以产生电。

22.一种绞盘，包括根据前述权利要求中任一项所述的设备，用于通过至少一个卷筒和/或至少一个滑轮的旋转运动来拉动与所述柔性件的至少一端连接的负载。

23.一种基本上如下面参考图1至图3描述的设备。

24.一种基本上如下面参考图4和图5描述的设备。

25.一种基本上如下面参考图6和图7描述的设备。

26.一种基本上如下面参考图8至图10描述的设备。

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