一种双筒缆绳卷扬装置的制作方法

本技术涉及高空风能领域，更具体地，涉及一种双筒缆绳卷扬装置。

背景技术：

1、高空风能是一种分布广泛、储量丰富的可再生清洁能源。有研究指出：高空的风能与风速的立方成正比，一般来说风速增加1倍，风能增加8倍，因此高空风能可高出地面风能的数十倍乃至成百上千倍。在较为理想的高空位置，高空风电的理论发电时间可以达到全年时间的95％，年发电时间高达8200小时以上，即使是小功率的10兆瓦级高空风能发电系统的年发电时间也在5000小时以上。因此，高空风能发电具有平均能量密度高、地域分布广、稳定性高、单位成本低等优点。

2、常见的一种高空风能发电系统包括伞型风能转换装置(或高空风筝)、缆绳、卷扬机和发电机。伞型风能转换装置在空中展开并保持稳定，在高空风力作用下上升并拉动缆绳，缆绳上拉时带动地面的卷扬机转动，进而带动发电机发电，实现风能转换为机械能，机械能转换为电能的过程。

3、卷扬机是用卷筒缠绕缆绳或链条提升或牵引重物的轻小型起重设备，其包括卷筒、减速机构和动力组件。虽然卷扬机的卷筒可以为多个组合，但卷筒一次只能收卷、放卷一条缆绳。上述的高空风能发电系统在部分应用场景中，卷扬机往往需要能分别控制两条缆绳，现有卷扬机并不能满足使用要求。

技术实现思路

1、本实用新型旨在克服上述现有技术至少一项的不足，提供一种双筒缆绳卷扬装置，用于解决单台装置收放卷两条缆绳的问题，达到分别或同时控制两条缆绳的效果。

2、本实用新型采取的技术方案是，一种双筒缆绳卷扬装置，包括卷扬本体和安装在卷扬本体上的第一卷筒、第二卷筒、卷扬转轴以及切换组件。所述第一卷筒、切换组件和第二卷筒依次并列套设于卷扬转轴上；所述切换组件切换为第一状态时，第一卷筒与卷扬转轴同步转动；切换组件切换为第二状态时，第二卷筒与卷扬转轴同步转动；切换组件切换为中间状态时，第一卷筒、第二卷筒与卷扬转轴同步转动。

3、本方案中，第一卷筒和第二卷筒分别可以在卷扬转轴上空转。切换组件具有三种状态，第一状态时，切换组件与第一卷筒连接，则第一卷筒与卷扬转轴同步转动，第一卷筒独立收放卷第一缆绳；第二状态时，切换组件与第二卷筒连接，则第二卷筒与卷扬转轴同步转动，第二卷筒独立收放卷第二缆绳；中间状态时，切换组件同时与第一卷筒、第二卷筒连接，则第一卷筒、第二卷筒与卷扬转轴同步转动，第一卷筒和第二卷筒同时收放卷第一缆绳和第二缆绳。本方案通过第一卷筒和第二卷筒分别容纳两条缆绳，在切换组件的状态切换下，使第一卷筒、第二卷筒适时地与卷扬转轴进行动力耦合，实现第一卷筒和第二卷筒分别或同时收放卷其各自的缆绳，进而解决收放卷两条缆绳的问题。

4、优选地，所述切换组件包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、齿环、拨叉和线性驱动件；第一齿轮固定于所述第一卷筒的一侧，第二齿轮固定于所述第二卷筒的一侧，第三齿轮固定于所述卷扬转轴的中部，齿环套设于第三齿轮的外部；所述线性驱动件通过推动拨叉拨动齿环移动，使得第一齿轮、齿环、第三齿轮相互啮合或第二齿轮、齿环、第三齿轮相互啮合或第一齿轮、第二齿轮、齿环、第三齿轮相互啮合。

5、本方案中，第一齿轮与第一卷筒同步转动，第二齿轮与第二卷筒同步转动，第三齿轮与卷扬转轴同步转动，齿环可以与第一齿轮、第二齿轮或第三齿轮啮合。拨叉拨动齿环至第一位置时，第一齿轮、齿环、第三齿轮相互啮合，则第一卷筒与卷扬转轴同步转动。拨叉拨动齿环至第二位置时，第二齿轮、齿环、第三齿轮相互啮合，则第二卷筒与卷扬转轴同步转动。拨叉拨动齿环至中间位置时，第一齿轮、第二齿轮、齿环、第三齿轮相互啮合，则第一卷筒、第二卷筒与卷扬转轴同步转动。本方案的切换组件通过拨叉拨动和齿轮啮合的方式实现第一卷筒、第二卷筒与卷扬转轴的动力耦合，具有可靠性高、传动效率高的优点。

6、进一步，所述线性驱动件包括切换电机和连杆机构；切换电机固定于所述卷扬本体上；连杆机构连接切换电机与所述拨叉，连杆机构用于将切换电机的旋转运动转换为拨叉的直线运动。切换电机优选为步进电机，以实现拨叉精准的位置控制。连杆机构为曲柄滑块机构。

7、进一步，所述齿环的表面设有环槽，环槽的形状与所述拨叉的形状相适应。拨叉通过环槽拨动齿环在第一位置、中间位置、第二位置之间移动。

8、优选地，还包括动力组件和传动组件；动力组件固定于所述卷扬本体的一侧；传动组件安装在所述卷扬转轴的一端，传动组件连接动力组件与卷扬转轴。动力组件一方面可用于为卷扬转轴上的第一卷筒和第二卷筒提供收卷缆绳的动力，另一方面可用于利用缆绳放卷时卷扬转轴的动能进行发电。

9、进一步，所述传动组件包括相互啮合的第四齿轮和第五齿轮，第四齿轮与所述卷扬转轴的一端连接，第五齿轮与所述动力组件的一端连接，第四齿轮的齿数大于第五齿轮的齿数。本方案的传动组件通过不同齿数的设计，在缆绳的收卷阶段，可以降低卷扬转轴一端的转速并增大扭矩，进而提供缓慢有力的收卷动力；在缆绳的放卷阶段，可以降低动力组件一端的扭矩并增大转速，进而提供长时间、稳定的发电动力。

10、进一步，所述动力组件包括发电机和电动机，发电机的一端与一个所述第五齿轮连接，电动机的一端与另一个所述第五齿轮连接。

11、可选地，还包括导向组件，导向组件安装在所述卷扬本体上缆绳的出入位置，导向组件用于引导和纠正所述第一卷筒或所述第二卷筒收卷、放卷时缆绳的姿态。导向组件适用于缆绳为扁条型的情形。缆绳放卷后，在受到切向外力干扰下，容易绕其自身轴线扭转。若将其直接收卷至卷筒，缆绳将杂乱重叠，增大卷筒收卷后的空间；同时也会使缆绳弯折缠绕，降低其使用寿命。导向组件的增加，可以捋顺缆绳，使缆绳以同样的姿态(正面或反面)进行收卷、放卷。

12、可选地，还包括刹车装置，刹车装置安装在所述卷扬转轴的一端，刹车装置用于使卷扬转轴停止旋转并保持固定，进而保持第一卷筒和/或第二卷筒的位置，也即第一缆绳和/或第二缆绳的状态。

13、优选地，所述卷扬本体为箱体，包括依次并列的第一内腔、中间内腔和第二内腔；所述第一卷筒位于第一内腔，所述切换组件位于中间内腔，所述第二卷筒位于第二内腔。

14、可选地，卷扬本体上还设有动力外罩或传动外罩，动力外罩安装在动力组件的外围，以对动力组件进行防护；传动外罩安装在传动组件的外围，以对传动组件进行防护。

15、与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本方案通过第一卷筒和第二卷筒分别容纳两条缆绳，在切换组件的状态切换下，使第一卷筒、第二卷筒适时地与卷扬转轴进行动力耦合，实现第一卷筒和第二卷筒分别或同时收放卷其各自的缆绳，进而解决收放卷两条缆绳的问题。

技术特征：

1.一种双筒缆绳卷扬装置，包括卷扬本体和安装在卷扬本体上的第一卷筒、第二卷筒、卷扬转轴以及切换组件；其特征在于，所述第一卷筒、切换组件和第二卷筒依次并列套设于卷扬转轴上；所述切换组件切换为第一状态时，第一卷筒与卷扬转轴同步转动；切换组件切换为第二状态时，第二卷筒与卷扬转轴同步转动；切换组件切换为中间状态时，第一卷筒、第二卷筒与卷扬转轴同步转动。

2.根据权利要求1所述的一种双筒缆绳卷扬装置，其特征在于，所述切换组件包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、齿环、拨叉和线性驱动件；第一齿轮固定于所述第一卷筒的一侧，第二齿轮固定于所述第二卷筒的一侧，第三齿轮固定于所述卷扬转轴的中部，齿环套设于第三齿轮的外部；所述线性驱动件通过推动拨叉拨动齿环移动，使得第一齿轮、齿环、第三齿轮相互啮合或第二齿轮、齿环、第三齿轮相互啮合或第一齿轮、第二齿轮、齿环、第三齿轮相互啮合。

3.根据权利要求2所述的一种双筒缆绳卷扬装置，其特征在于，所述线性驱动件包括切换电机和连杆机构；切换电机固定于所述卷扬本体上；连杆机构连接切换电机与所述拨叉，连杆机构用于将切换电机的旋转运动转换为拨叉的直线运动。

4.根据权利要求2所述的一种双筒缆绳卷扬装置，其特征在于，所述齿环的表面设有环槽，环槽的形状与所述拨叉的形状相适应。

5.根据权利要求1所述的一种双筒缆绳卷扬装置，其特征在于，还包括动力组件和传动组件；动力组件固定于所述卷扬本体的一侧；传动组件安装在所述卷扬转轴的一端，传动组件连接动力组件与卷扬转轴。

6.根据权利要求5所述的一种双筒缆绳卷扬装置，其特征在于，所述传动组件包括相互啮合的第四齿轮和第五齿轮，第四齿轮与所述卷扬转轴的一端连接，第五齿轮与所述动力组件的一端连接，第四齿轮的齿数大于第五齿轮的齿数。

7.根据权利要求6所述的一种双筒缆绳卷扬装置，其特征在于，所述动力组件包括发电机和电动机，发电机的一端与一个所述第五齿轮连接，电动机的一端与另一个所述第五齿轮连接。

8.根据权利要求1至7任一所述的一种双筒缆绳卷扬装置，其特征在于，还包括导向组件，导向组件安装在所述卷扬本体上缆绳的出入位置，导向组件用于引导和纠正所述第一卷筒或所述第二卷筒收卷、放卷时缆绳的姿态。

9.根据权利要求1至7任一所述的一种双筒缆绳卷扬装置，其特征在于，还包括刹车装置，刹车装置安装在所述卷扬转轴的一端，刹车装置用于使卷扬转轴停止旋转并保持固定。

10.根据权利要求1至7任一所述的一种双筒缆绳卷扬装置，其特征在于，所述卷扬本体为箱体，包括依次并列的第一内腔、中间内腔和第二内腔；所述第一卷筒位于第一内腔，所述切换组件位于中间内腔，所述第二卷筒位于第二内腔。

技术总结
本技术涉及高空风能领域，公开了一种双筒缆绳卷扬装置。该装置包括卷扬本体和安装在卷扬本体上的第一卷筒、第二卷筒、卷扬转轴以及切换组件。所述第一卷筒、切换组件和第二卷筒依次并列套设于卷扬转轴上；所述切换组件切换为第一状态时，第一卷筒与卷扬转轴同步转动；切换组件切换为第二状态时，第二卷筒与卷扬转轴同步转动；切换组件切换为中间状态时，第一卷筒、第二卷筒与卷扬转轴同步转动。本方案用于解决单台装置收放卷两条缆绳的问题，达到分别或同时控制两条缆绳的效果。

技术研发人员：张建军,李锐
受保护的技术使用者：广东高空风能技术有限公司
技术研发日：20231009
技术公布日：2024/5/27