一种掘进机线缆的快速收放系统的制作方法

1.本实用新型涉及隧道施工线缆收放的技术领域，特别是指一种掘进机线缆的快速收放系统。


背景技术：

2.在大直径盾构机施工过程中，一般采用高压电缆卷筒置于尾部拖车顶部的布置方式，便于施工过程中高压电缆的收放及检修工作；采用电缆循环回收施工工法能够降低高质量电缆成本，一般，大直径盾构机施工采用高压电缆卷筒进行供电及实现电缆延伸，随着盾构机向前掘进，高压电缆卷筒通过自转放线；在电缆卷筒上的电缆用完后，进行回收，重新盘在电缆卷筒上，再次放线，如此循环。
3.但由于高压电缆比较粗大，电缆垂度大，因此，释放、回收电缆存在以下问题：
4.（1）过多人力资源投入、人力硬拉损坏电缆；
5.（2）高压电缆比较粗大，且电缆存放位置与隧道悬挂电缆位置高差大，释放、回收难度大；
6.（3）回收效率低，盾构机停机时间长，严重制约掘进效率。
7.为了提高盾构机电缆延伸的便捷性，中铁工程装备集团有限公司在中国杂质《大陆桥视野》的2017年第02期发表了一篇论文——《盾构机电缆自动延伸系统及结构设计》，其支撑架结构置于后部拖车顶部后，与拖车依靠法兰连接；该系统适用于小直径盾构、小直径电缆的延伸，不适用于大直径盾构机、大直径电缆的延伸及释放功能，且不具有回收电缆功能。
8.因此，在大直径盾构机的应用中，亟需研发一种可实现高压电缆自动化释放及回收功能的系统，用以提高电缆的回收效率，减少盾构机的停机时间，降低人力资源的投入，同时，要有效保护电缆，避免硬拉对高压电缆的损坏。同样地，在对其他线缆的延伸和回收操作中，也需要配套具有同样功能的线缆收放系统。


技术实现要素：

9.针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种掘进机线缆的快速收放系统，解决了隧道掘进施工中线缆延伸收放效率低、成本低且线缆无法得到有效保护的技术问题。
10.本技术的技术方案是这样实现的：一种掘进机线缆的快速收放系统，包括设置在拖车上的电缆卷筒，所述拖车上设置有与电缆卷筒配合的电缆输送机，电缆输送机与电缆卷筒联锁控制，拖车的后方设置有运输车，运输车上设置有电缆卷盘，回收设备线缆时，设备线缆依次缠绕在电缆卷筒、电缆输送机和电缆卷盘之间。在完成一次高压电缆卷筒释放后，利用固定在运输车上的电缆卷盘，将隧道内悬挂的设备线缆回收到电缆卷盘上；当设备线缆回收到拖车尾部时，电缆卷筒、电缆输送机、电缆卷盘同步开启，将设备线缆输送到拖车的顶部，并有序盘列到电缆卷筒中。
11.进一步地，所述电缆卷盘设置有两类，一类电缆卷盘与所述设备线缆配合，另一类电缆卷盘缠绕有用于替换设备线缆的隧道线缆。当需要回收设备线缆前，断开设备线缆的延伸，与当一类电缆卷盘回收设备线缆时，另一类电缆卷盘将隧道线缆同步铺设在隧道内，用于与再次延伸的设备线缆连接。
12.进一步地，所述电缆卷盘设置有驱动单元，驱动单元与电缆卷筒和电缆输送机连锁控制，在对设备线缆回收时，可以实现自转回收设备线缆的功能，极大地节省了人力，也能避免人力回收所导致的不稳定性对线缆所造成的损伤。
13.进一步地，所述运输车上设置有朝向隧道内壁的可伸缩平台，便于工人将隧道内壁悬挂的设备线缆取下，回收纸电缆卷盘中，也便于将另一类电缆卷盘中的隧道线缆随着铺设悬挂在隧道内壁上，电缆卷盘通过回转座设置在运输车上。电缆卷盘通过回转座设置在运输车上，通过对电缆卷盘的调向，可以适应不同的状态需求：从隧道内壁上回收设备线缆、铺设隧道电缆以及将设备线缆向电缆卷筒输送。
14.进一步地，所述电缆卷筒的控制单元包括电缆卷筒的转速控制模块，转速控制模块与掘进机的步进速度联锁控制。在转速控制模块的作用下，随着掘进机的前进，电缆卷筒的放线速度与其保持一致，实现设备线缆的同步释放；在设备线缆需要回收时，通过转速控制模块，可以控制设备线缆的回收速度。
15.进一步地，由于拖车的长度长、结构复杂，电缆卷筒的设置位置不一定位于拖车的尾部，因此所述电缆输送机设置有若干个，若干个电缆输送机设置在电缆卷筒与拖车的尾部之间，当电缆输送机设置有两个及两个以上时，相邻的电缆输送机间隔设置，避免设备线缆与拖车之间产生摩擦。
16.进一步地，所述电缆卷筒与电缆输送机之间、相邻的电缆输送机之间均设置有导向轮，导向轮进一步提高了设备线缆释放和回收的便捷性，也进一步避免了设备线缆与拖车之间发生摩擦。
17.进一步地，所述拖车的尾部设置有电缆输送机，避免设备线缆与拖车的尾部产生摩擦或者干涉，拖车尾部的电缆输送机与电缆卷盘之间设置有位于拖车边缘的导向轮，避免设备线缆下垂时与拖车尾部的竖向结构之间发生摩擦。
18.进一步地，所述导向轮包括二轮组电缆导向轮和四轮组电缆导向轮，所述四轮组电缆导向轮设置在设备线缆的高差拐角处，充分保证设备线缆释放和回收的顺滑性。
19.进一步地，所述电缆输送机为履带式电缆输送机，履带式电缆输送机不仅推力大、体积小、质量轻、操作方便，在电缆排管、隧道、直理、长距离输送等场合尤为合适，而且能够对设备线缆起到保护作用；所述电缆卷筒为高压电缆卷筒，与高压电缆相适配。
20.进一步地，所述电缆卷筒的轴向方向与设备线缆的延伸方向同向，不受隧道直径的影响在隧道的轴向方向可以布置足够的设备线缆，使得设备线缆的存储量足够大，降低线缆的回收频率；所述电缆卷盘的轴向方向与设备线缆的延伸方向垂直，由于电缆卷盘并非位于拖车上，有足够的使用空间，垂直布置的形式既保证了线缆回收的顺滑性和便捷性，同时也能满足低回收频率的要求。
21.进一步地，所述运输车为胶轮运输车，胶轮运输车上设置有两个电缆卷盘。
22.本实用新型提供的大直径高压电缆快速收放系统，优化了施工过程中大直径高压电缆收放程序，形成了一种有效的施工工法机制，极大节省人力，自动化程度高，操作更加
便捷。本实用新型可实现高压电缆自动化释放及回收功能、极大提高了电缆回收效率，减少了盾构机停机时间，减少了人力资源的投入。同时，该系统可有效保护电缆，避免硬拉对高压电缆的损坏。本实用新型不仅能够用于高压电缆的延长和回收，也能用于其他线缆的延长和回收。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本实用新型的应用状态图；
25.图2为图1的局部放大图；
26.图3为电缆卷盘回收设备线缆的截面图；
27.图中：1、电缆卷筒；2、二轮组电缆导向轮；3、电缆输送机；4、四轮组电缆导向轮；5、设备线缆；6、电缆卷盘；7、运输车；8、拖车；9、可伸缩平台；10、箱涵件。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.实施例1，一种掘进机线缆的快速收放系统，如图1所示，包括电缆卷筒1、设备线缆5、电缆输送机3、电缆卷盘6、运输车7。电缆卷筒1设置在拖车8顶部，所述电缆卷筒1的后方设置电缆输送机3，电缆输送机3与电缆卷筒1联锁控制，拖车8的后方设置有运输车7，运输车7上设置电缆卷盘6，回收设备线缆5时，设备线缆5依次缠绕在电缆卷筒1、电缆输送机3和电缆卷盘6之间。在完成一次高压电缆卷筒1释放后，随着运输车7沿着箱涵件10的行走，利用固定在运输车7上的电缆卷盘6，将隧道内悬挂的设备线缆5回收到电缆卷盘6上；当设备线缆5回收到拖车8尾部时，电缆卷筒1、电缆输送机3、电缆卷盘6同步开启，将设备线缆5输送到拖车8的顶部，并有序盘列到电缆卷筒1中。
30.具体地，所述电缆卷筒1为高压电缆卷筒，且固定在盾构机后部拖车8的顶部，电缆卷筒1包含控制箱，可调节电缆卷筒1的旋转速度，控制设备线缆5的释放速度、回收速度；所述设备线缆5为高压电缆，用于盾构机施工过程中电缆延伸，此高压电缆布置在电缆卷筒1上，随着盾构机向前掘进，高压电缆卷筒1释放高压电缆。所述运输车7为胶轮运输车，胶轮运输车上设置有两个电缆卷盘6。
31.在高压电缆完全释放后，将隧道内此段高压电缆回收至高压电缆卷筒1上，再次使用，从而达到盾构施工电缆延伸功能。在完成一次电缆卷筒1释放后，利用固定在运输车7上的电缆卷盘6，将隧道内悬挂的高压电缆回收到电缆卷盘6上；当回收到盾构机尾部时，电缆卷筒1、电缆输送机3、电缆卷盘6同步开启将高压电缆输送到拖车顶部，并有序盘列到高压电缆卷筒1中。
32.进一步地，所述电缆输送机3为履带式电缆输送机，履带式电缆输送机不仅推力大、体积小、质量轻、操作方便，在电缆排管、隧道、直理、长距离输送等场合尤为合适，而且能够对设备线缆5起到保护作用；所述电缆卷筒1为高压电缆卷筒，与高压电缆相适配。
33.进一步地，所述电缆卷盘6设置有驱动单元，驱动单元与电缆卷筒1和电缆输送机3连锁控制，在对设备线缆5回收时，可以实现自转回收设备线缆5的功能，极大地节省了人力，也能避免人力回收所导致的不稳定性对设备线缆5所造成的损伤。所述电缆卷筒1的控制单元包括电缆卷筒1的转速控制模块，转速控制模块与掘进机的步进速度联锁控制。在转速控制模块的作用下，随着掘进机的前进，电缆卷筒1的放线速度与其保持一致，实现设备线缆5的同步释放；在设备线缆5需要回收时，通过转速控制模块，可以控制设备线缆5的回收速度。
34.进一步地，如图2所示，由于拖车8的长度长、结构复杂，电缆卷筒1的设置位置不一定位于拖车8的尾部，因此所述电缆输送机3设置有若干个，若干个电缆输送机3设置在电缆卷筒1与拖车8的尾部之间，当电缆输送机3设置有两个及两个以上时，相邻的电缆输送机3间隔设置，避免设备线缆5与拖车8之间产生摩擦。所述电缆卷筒1与电缆输送机3之间、相邻的电缆输送机3之间均设置有导向轮，导向轮进一步提高了设备线缆5释放和回收的便捷性，也进一步避免了设备线缆5与拖车8之间发生摩擦。
35.进一步地，所述拖车8的尾部设置有电缆输送机3，避免设备线缆5与拖车8的尾部产生摩擦或者干涉，拖车8尾部的电缆输送机3与电缆卷盘6之间设置有位于拖车8边缘的导向轮，避免设备线缆5下垂时与拖车8尾部的竖向结构之间发生摩擦。
36.进一步地，所述导向轮包括二轮组电缆导向轮2和四轮组电缆导向轮4，所述四轮组电缆导向轮4设置在设备线缆5的高差拐角处，充分保证设备线缆5释放和回收的顺滑性。
37.具体实施步骤：
38.a、放线过程：高压电缆卷筒根据掘进的机掘进速度，通过电缆卷筒1控制单元调整电缆卷筒1的旋转速度，同时布置在拖车8上的电缆输送机3将电缆向拖车8后侧输送，电缆输送机3与高压电缆卷筒1存在联锁效应，随着电缆卷筒1旋转速度的变化，电履带式电缆输送机调整自身输送速度，达到将大直径电缆向掘进反方向输送。
39.b、收线过程：
40.步骤1：在电缆卷筒1上的电缆释放完之后，盾构机停止掘进，开始回收电缆：此时高压电缆在隧道内壁上悬挂，需将其先回收至简易电缆卷盘6上，将简易电缆卷盘6固定在运输车7上，运输车7运送电缆卷盘6至高压电缆末端；简易电缆卷盘6带有驱动装置，通过驱动装置控制电缆卷盘6自转，从而将隧道内壁上的电缆回收缠绕至电缆卷盘6上。为了避免电缆的过分拖拽，运输车7载着简易电缆卷盘6进行移动回收电缆。
41.步骤2：运输车7将电缆卷盘6运送到尾部拖车处，通过布置在拖车上的履带式输送装置3、电缆导向轮2将高压电缆输送到高压电缆卷筒1上，高压电缆卷筒1自转将电缆均匀的布置在电缆卷筒1上，从而完成高压电缆的快速自动化回收。
42.实施例2，一种掘进机线缆的快速收放系统，所述电缆卷筒1的轴向方向与设备线缆5的延伸方向同向，不受隧道直径的影响在隧道的轴向方向可以布置足够的线缆，使得设备线缆5的存储量足够大，降低线缆的回收频率；所述电缆卷盘6的轴向方向与设备线缆5的延伸方向垂直，由于电缆卷盘6并非位于拖车8上，有足够的使用空间，垂直布置的形式既保
证了设备线缆5回收的顺滑性和便捷性，同时也能满足低回收频率的要求。
43.本实施例的其他结构与实施例1相同。
44.实施例3，一种掘进机线缆的快速收放系统，如图3所示，所述电缆卷盘6设置有两类，一类电缆卷盘6与所述设备线缆5配合，另一类电缆卷盘6缠绕有用于替换设备线缆5的隧道线缆。当需要回收设备线缆5前，断开设备线缆5的延伸，随着运输车7沿着掘进方向的行走，当一类电缆卷盘6回收设备线缆5时，另一类电缆卷盘6将隧道线缆同步铺设在隧道内，用于与再次延伸的设备线缆连接。所述设备线缆5优选使用柔性线缆，隧道线缆优选使用铠式线缆。
45.如图3所示，展示了在电缆卷筒1释放完设备线缆5后，回收设备线缆5的截面示意图：利用隧道线缆将隧道壁上的设备线缆5，在更换处运输车7上的可伸缩平台9伸长，工人站在可伸缩平台上将隧道内悬挂的设备线缆5取下；利用固定在运输车7上的电缆卷盘6，将隧道内悬挂的设备线缆5回收到电缆卷盘6上；胶轮运输车7沿着隧道掘进方向边走边回收设备线缆5，同时另一个电缆卷筒6将隧道线缆替换至隧道内壁上，为了附图清晰简要，图中未示出隧道线缆。
46.更进一步地，所述运输车7上设置有朝向隧道内壁的可伸缩平台9，便于工人将隧道内壁悬挂的设备线缆5取下，回收纸电缆卷盘6中，也便于将另一类电缆卷盘6中的隧道线缆随着铺设悬挂在隧道内壁上，电缆卷盘6通过回转座设置在运输车7上。电缆卷盘6通过回转座设置在运输车7上，通过对电缆卷盘6的调向，可以适应不同的状态需求：从隧道内壁上回收设备线缆、铺设隧道电缆以及将设备线缆向电缆卷筒1输送。
47.本实施例的其他结构与实施例1或2相同。
48.本实用新型未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。
49.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。