CN100535367C - 夹具、自移式爬升装置和联接夹具与管形件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明披露一种夹具、包括两个这样的夹具的自移式爬升装置以及联接这样的夹具和管形件的方法。在本发明的一个实施例中，披露一种用于管形件尤其是薄壁管形件如风力涡轮机塔(3)的夹具(1)。夹具(1)包括至少一个呈摩擦垫(9)形式的且适于夹住塔(3)的夹紧件以及至少一个呈筋条(16)形式的、柔韧的细长形施力件，该筋条适于对摩擦垫(9)施力以迫使摩擦垫(9)夹住塔(3)，其中该摩擦垫(9)和筋条(16)适于对塔(3)施加基本均匀一致的径向夹紧力。

Description

夹具、自移式爬升装置和联接夹具与管形件的方法

技术领域

本发明涉及夹具、包括两个这样夹具的自移式爬升装置以及联接夹具和管形件的方法。本发明尤其涉及，但并非仅涉及，用于像风力涡轮机塔这样的薄壁管形件的夹具以及联接夹具和这样的薄壁管形件的方法。

背景技术

众所周知，管道是在各行各业中用于输送流体的管形结构。在石油天然气勘探生产行业中，通常在海底铺设管道，用于将含碳氢化合物的流体从海上输送上岸。在管道铺设作业中，必须在从铺管船舶铺设至海底的铺设过程中支撑并固定管道。这是借助具有摩擦垫的夹具做到的，摩擦垫以无法相对管道轴向移动的方式被限制住，并且通过在摩擦垫覆盖区域上施加直接压力，使摩擦垫与管道联接起来。

这种夹具的目的是在尽可能大的管道周长部分上施加夹紧力，以避免由不稳定造成的变椭或压扁。美国专利公告号2002/0009333(威利斯和特恩布尔)公开了一种夹具，它包括多个径向取向的活塞，在每个活塞上装有相应的刚性靴块和摩擦瓦，靴块具有半径恒定不变的弧形面并且该弧形面被压抵在管道上，摩擦瓦安装在靴块表面上，用于增强与管道的附着性。在被投入工作时，活塞靴块基本上围绕管道。

尽管这种夹具有效限制了具有已知的固定外径的管道，但不同直径的管道需要具有不同靴块尺寸的夹具。因此，这种夹具不适于与不同直径的管形件连用。

此外，尽管夹具靴块有效避免了这样的管道变椭或压扁，但它们无法围绕管道周长施加基本均匀一致的径向力。这是因为径向取向的活塞在平行于活塞轴线的方向上对管道施加最大径向力，而在离开活塞轴线的靴块点(在管道周向上间隔开)上，活塞施加比较小的力。这最终导致在管道上围绕管道周长出现不同的局部载荷。

利用这样的夹具铺设的管道一般具有0.150米至0.6米的直径以及介于10和20之间的直径壁厚比，因此上述管道相当坚固。可是，在风力涡轮机塔中，直径一般显著大于上述尺寸，而且塔向顶端逐渐缩小。实际上，目前大部分的涡轮机塔具有约4米至5米的塔底直径和约2.5米至3米的塔顶直径，以及介于165和295之间的直径壁厚比。而且，目前的涡轮机塔具有15.7米的塔底周长和8米的塔顶周长，这相差了7.7米。未来的塔可能具有约11米的塔底直径，并且渐缩至3米的塔顶直径。因此，这样的塔周长将在约34.5米和9.5米之间变化，差值达到25米。

因而与管道相比，风力涡轮机塔的壁相当薄，所以风力涡轮机塔无法在围绕周长承受不同载荷时保持其圆度，进而不可避免地易于出现局部弯折和压扁。实际上，这在风力涡轮机塔的运输过程中带来了麻烦，因为塔段会弯曲和变椭，这在美国专利US6,592,331(沃本)中提到了。由于这个原因以及塔从塔底渐缩向塔顶，所以不可能在风力涡轮机塔上使用2002/0009333所述类型的、具有半径恒定不变的靴块的夹具。

德国专利公告号DE19647515(奥托)公开了一种在风力涡轮机的建造中采用的机械。该机械被用于以一个叠一个的方式将风力涡轮机塔段组装成塔，以及随后在塔顶上安装动力单元头。

概括地说，该机械包括固定的刚性弧形足，该弧形足与塔联接并且利用与之相连的起重机械沿塔爬升。可是，该足与塔的联接方式将导致围绕塔周的塔载荷(点载荷)出现变化，这种联接方式如上所述无法承受这样的载荷。实际上，该机械无法对涡轮机塔施加均匀一致的径向力，而且可能在使用过程中出现局部弯折。

例如，在DE19647515的一个实施例中，该机械的足通过多条绳索与塔捆绑在一起，绳索围绕塔从夹具伸出并通过安装在足上的液压活塞被拉紧。当活塞作动时，通过足和绳索施加在塔上的载荷不是均匀一致的径向载荷，会出现载荷变化，结果，圆度丧失并且出现局部弯折。

此外，在使用DE19647515的机械时，起重机械的自重和甚至由该机械承载的外部载荷(如塔段)将产生悬臂载荷，该悬臂载荷被该足传递给塔。悬臂载荷将在塔中造成局部反作用的径向载荷，也导致圆度丧失和局部弯折。

另外，即便塔能够承受这样的悬臂载荷，但该机械的大重量要求对塔施加强大的夹紧力，结果，可能出现塔结构的整体损坏。

发明内容

本发明实施例的目的之一是避免或减轻上述缺陷中的至少一个缺陷。

根据本发明的一个方面，提供一种用于管形件的夹具，该夹具包括：至少一个夹紧件，适于夹住管形件；至少一个柔韧的细长形施力件，适于对夹紧件施力以迫使夹紧件夹住管形件；其中，夹紧件和施力件适于对管形件施加基本均匀一致的径向夹紧力，该径向夹紧力与施加在夹具上的外部载荷无关联。

施加基本均匀一致的径向夹紧力有助于在管形件中产生基本均匀一致的周向应力。这通过避免或至少减小沿管形件周长的载荷变化克服了与现有的夹具和其它机械相关的问题，由此避免或减小出现局部弯折的可能性。人们将认识到，对管形件施加基本均匀一致的径向夹紧力是指沿管形件周长对管形件表面施力，该力的指向沿管形件的半径，并且该力沿着管形件周长是基本均匀一致的。径向夹紧力与施加在夹具上的外部载荷无关联，这是因为在夹具承受外部载荷时，没有或基本没有造成夹紧力的增减。此外，夹具的结构是这样的，即施力件与其它的力隔断开，尤其是与施加在夹具上的外部载荷隔断开。

人们还将认识到，管形件在此是指空心构件或空心结构，其一般是薄壁的细长形件，如风力涡轮机塔。

根据本发明的又一个方面，提供一种用于管形件的夹具，该夹具包括：至少一个夹紧件，适于夹住管形件；多个柔韧的细长形施力件，适于被拉紧以便对至少一个夹紧件施力，以迫使夹紧件夹住管形件，夹紧件和施力件适于对管形件施加基本均匀一致的径向夹紧力，该径向夹紧力与施加在夹具上的外部载荷无关联；其中，所述多个施力件适于在沿管形件的主轴线的一个方向上间隔开，至少其中一个施力件适于在施加指向该管形件的一个周向的拉力被拉紧，该拉力的施加周向与所述多个施力件中的另一个施力件的拉力施加周向相反。

柔韧的细长形施力件有助于施加基本均匀一致的径向力，进而在管形件中产生均匀一致的周向应力。但是，可能沿施力件的长度在施力件中出现拉力变化，这是由施力件和管形件表面之间的摩擦造成的。实际上，本发明人已经发现，施力件中的拉力可能在最接近拉力施加点(施力件通常通过绞盘等机构被拉紧)的位置上最大，沿施力件长度在离开施力点的方向上减小。当通过在与另一个施力件的施力周向相反的管形件周向上施加拉力来拉紧至少其中一个施力件时，由施力件中的拉力变化造成的、夹具施加在管形件上的径向力(进而所引起的周向应力)的变化能得以避免或者至少减小。

施力件可以具有第一端和第二端，其中的一端适于相对夹具的支撑结构被联接、紧固或者固定，另一端适于与绞盘等用于拉紧施力件的类似机构联接。通过在与另一个施力件的施力端相反的端上施加拉力，至少其中一个施力件可以被拉紧。于是，其中的一个施力件的第一端可以被拉紧，以便在管形件的第一周向上产生拉力，而另一个施力件的相应第二端可以被拉紧，以便在管形件的、与上述第一周向相反的第二周向上产生拉力。人们将理解到，一些施力件可以在第一方向上被拉紧，另外一些施力件可以在第二方向上被拉紧。例如，轴向相邻的多个施力件可以在相反的两个方向上被拉紧。或者，一对(或多对)轴向相邻的施力件可以在与另一对或许相邻的施力件相反的方向上被拉紧。或者，多个施力件的两端可能都适于被拉紧。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于管形件的夹具，该夹具包括：至少一个夹紧件，适于夹住管形件；多个柔韧的细长形施力件，适于被拉紧以便对所述至少一个夹紧件施力，以迫使夹紧件夹住管形件，每个施力件适于沿管形件周长延伸并适于在沿管形件主轴线间隔开的一个方向上交叠，夹紧件和施力件适于对管形件施加基本均匀一致的径向夹紧力，该径向夹紧力与施加在夹具上的外部载荷无关联；其中，至少其中一个施力件的交叠点适于沿管形件周长相对另一个施力件的交叠点间隔开。

如上所述，可能沿施力件长度在施力件中出现拉力变化。但是，沿管形件周长使交叠点相互间隔开，这有助于减小管形件上的总径向力的变化，进而减小所引起的周向应力变化。人们将认识到，在围绕夹具适当定位施力件的情况下，施力件的交叠点沿管形件周长被间隔开。施力件的交叠点可能适于沿管形件周长等间距地间隔开。例如，在夹具包括两个施力件的情况下，交叠点可以沿管形件周长以180度间隔开，而在夹具包括三个施力件的情况下，交叠点能以120度间隔开。夹具可以包括具有相同的交叠点的多个施力件，例如一对轴向相邻的施力件可以具有相同的交叠点，该交叠点可能在周向上相对另一对相邻施力件的交叠点间隔开。在本发明的优选实施例中，夹具包括四对这样的施力件，成对施力件的交叠点沿管形件周长以90度间隔开。这可能有助于对管形件施加基本均匀一致的径向力，并同时保证夹具具有最小的尺寸和重量。在一个替换例中，轴向相邻的施力件可以具有沿周向分隔开的交叠点。

根据本发明的又一个方面，提供一种用于管形件的夹具，夹具包括：多个夹紧件，适于夹住管形件；至少一个柔韧的细长形施力件，适于对所述多个夹紧件施力以迫使夹紧件夹住管形件；其中，各夹紧件适于定位在管形件和施力件之间，所述多个夹紧件和施力件适于对管形件施加基本均匀一致的径向夹紧力，该径向夹紧力与施加在夹具上的外部载荷无关联。

通过将夹紧件定位在管形件和施力件之间，每个夹紧件可以按照相同的程度被施力件施压。这可能有助于在管形件上产生均匀一致的径向力，而又不会造成夹紧件对管形件施加会导致局部弯折的点载荷，无论是在将夹具定位于管形件上时，或是夹具在使用中承受外部载荷时。

施力件可以适于沿管形件周长延伸，因而围绕夹紧件的后(相对管形件而言)表面延伸，由此包围该管形件。

根据本发明的又一个方面，提供一种用于管形件的夹具，夹具包括：至少一个夹紧件，适于夹住管形件；至少一个柔韧的细长形施力件，适于对夹紧件施力以迫使夹紧件夹住管形件，夹紧件和施力件适于对管形件施加基本均匀一致的径向夹紧力，该径向夹紧力与施加在夹具上的外部载荷无关联；支撑结构，其相对夹紧件如此联接，即在使用中，施加在支撑结构的、横向离开管形件主轴线的位置上的外部载荷造成夹紧件在管形件中产生基本沿轴向的反作用力。

通过按这种方式使支撑结构相对夹紧件联接，施加在支撑结构的、横向离开管形件主轴线的位置上的外部载荷(悬臂载荷)无法在夹紧件中或围绕夹紧件产生力矩。这避免了或至少减少了因外部载荷而在管形件上产生反作用的径向点载荷。

此外，支撑结构没有反抗施加在管形件上的径向夹紧力。这例如与DE19647515所述的机械截然不同，在DE19647515中，足必须能以活塞承受传给风力涡轮机塔的高载荷，这要求足必须大并因而相当重，这带来相关的缺陷。

在现有技术的夹具和像DE19647515所述机械的结构中，悬臂载荷被施加在管形件上，悬臂载荷沿径向受到塔的反作用，这导致沿管形件周长出现载荷变化，最终导致局部弯折。夹具可以包括许多个夹紧件。提供一个按照这种方式与多个夹紧件联接的支撑结构能有效地使夹紧件相互关联起来，由此避免或至少减小在管形件中产生的径向反作用力，该径向反作用力是在外部载荷被施加在夹具的、横向离开管形件主轴线的位置上时产生的。尤其是，当悬臂载荷被施加在支撑结构上时(只在一端受力)，这样的径向反作用力得以避免或减小。这是因为当夹紧件施加的力的指向完全或基本上平行于管形件的主轴线时，外部载荷通过在管形件中引起的轴向反作用力来承载。这有助于保持基本均匀一致的径向夹紧力，进而在管形件保持基本均匀一致的周向应力。

支撑结构可以通过销接头、球接头等机构相对夹紧件以转动或枢转的方式联接，这可能有助于在一个平行于管形件主轴线的方向上传递夹紧件上的载荷，但这会基本上阻止因外部载荷而向夹紧件传递径向力。

支撑结构可以包括与夹紧件有关联的、用于对夹紧件施加定位力以便相对管形件定位夹紧件的支撑件，其中在使用中，由支撑件施加在夹紧件上的定位力在施力件迫使夹紧件夹住管形件之前被解除。支撑件可以与支撑结构的框架以转动或枢转的方式联接，以帮助夹紧件的定位。支撑件可以按照无法相对框架转动的方式被固定，以允许框架承载外部载荷，因而支撑件可以在夹具被用于承载外部载荷之前被锁定或限制住。

根据本发明的再一个方面，提供一种用于管形件的夹具，夹具包括：至少一个夹紧件，适于夹住管形件；至少一个柔韧的细长形施力件，适于对夹紧件施力以迫使夹紧件夹住管形件，夹紧件和施力件适于对管形件施加基本均匀一致的径向夹紧力，该径向夹紧力与施加在夹具上的外部载荷无关联；其中，该施力件适于围绕管形件周长延伸并在沿该管形件的主轴线间隔开的一个方向上交叠，该施力件适于在一个基本平行于在交叠点上的、管形件切线的方向上延伸离开该交叠点。

施力件适于被拉紧以便对夹紧件施力。施力件的部分从交叠点起延伸离开管形件，这特别有助于将夹具用于直径各不相同的管形件，甚至用于变直径管形件，这是因为施力件能围绕不同直径范围内的管形件。施力件被布置成在一个基本平行于在该交叠点上的管形件切线的方向上离开交叠点，这有助于对该施力件部分施加其指向基本平行于该切线的拉力。这表面或至少减小了在管形件中产生任何力矩，其原因是：1)在延伸离开管形件的施力件部分中的力基本平行于管形件切线，但指向相反的方向，因而在这些部分中的拉力相互反作用；2)施力件基本围绕管形件并且施力件部分如此定位，即在施力件被拉紧时，没有或几乎没有在管形件周围产生力矩。

施力件可以在相反的第一方向和第二方向上延伸离开交叠点，每个上述方向基本平行于管形件切线。第一方向和第二方向可以处于切线的0度至10度且优选为0度至5度中，而且应该相应解释术语“基本平行”。

夹紧件可以定位在管形件和施力件之间，施力件的交叠点可以沿径向与管形件外表面间隔例如5毫米至50毫米的距离，可选为10毫米至20毫米的距离，该距离由包括夹紧件厚度在内的诸多因素决定。

施力件可以从交叠点起延伸向绳轮、滑轮等构件，并从那里延伸向绞盘等用于拉紧施力件的机构。

根据本发明的再一个方面，提供一种用于管形件的夹具，夹具包括：至少一个夹紧件，适于夹住管形件；与夹紧件有关联的支撑件，用于对夹紧件施加定位力以便相对管形件定位夹紧件；至少一个柔韧的细长形施力件，适于对夹紧件施力以迫使夹紧件夹住管形件，夹紧件和施力件由此适于对管形件施加基本均匀一致的径向夹紧力，该径向夹紧力与施加在夹具上的外部载荷无关联；其中，在使用中，由支撑件施加在夹紧件上的定位力在施力件迫使夹紧件夹住管形件之前被解除。

因此，夹紧件可以在对夹紧件施加定位力的情况下相对管形件来定位，定位力在对管形件施加夹紧力之前被解除。这使得夹紧件贴合管形件表面，防止或减小由夹紧件未对准管形件所带来的管形件上的载荷的变化。由此一来，这避免或减小了夹紧件会在管形件上造成易引起局部弯折的载荷变化的可能性。

夹具可以包括至少一对夹紧件，它们适于按照跨越管形件直径的方式定位并且在工作中相互联系起来，从而在使用中，施加在夹具的、横向离开管形件主轴线的位置上的外部载荷造成夹紧件在管形件中产生基本沿轴向的反作用力。通过支撑结构，可以使夹紧件在工作中相互联系起来，支撑结构与夹紧件联接并且支撑结构包括与每个夹紧件有关联的支撑件。

支撑件可以枢转联接在夹紧件上，优选通过球接头，这防止在支撑结构和夹紧件之间传递转矩。或者，支撑件可以通过销接头来联接。夹具还包括呈臂状的第一支撑件和第二支撑件，每个臂与夹紧件枢转联接，第一臂和第二臂用于相对管形件表面将夹紧件定位在预定的径向位置，以及用于基本平行于管形件表面或与管形件表面共平面地定位夹紧件的夹持面。

应该注意的是，支撑件与夹具的联接方式能保证在夹具被投入工作时在支撑件中没有夹紧力。

根据本发明的又一个方面，提供一种用于管形件的夹具，夹具包括：多个可弯曲的夹紧件，适于夹住管形件；至少一个柔韧的细长形施力件，适于对多个夹紧件施力以迫使夹紧件夹住管形件；其中，所述多个夹紧件和施力件适于对管形件施加基本均匀一致的径向夹紧力，该径向夹紧力与施加在夹具上的外部载荷无关联，所述多个夹紧件的尺寸能基本围绕管形件的周长。

通过将夹紧件的尺寸选择成基本围绕管形件，施加在管形件上的夹紧力可以通过夹紧件来调整。按照这个方式，可以沿管形件的周长形成一个由夹紧件构成的基本完整的环，有助于对管形件施加均匀的夹紧力以及降低产生会引起局部弯折的管形件载荷变化的可能性。

管形件可以沿其长度呈锥形，因而具有变直径。夹紧件的尺寸可以被选定为在沿管形件长度的预定位置基本围绕管形件，因此可以被构造成围绕某个或预定的管形件周长。管形件可以是风力涡轮机塔，预定的周长可以处于夹具的预定工作位置，这可以是这样一个工作高度，即在该工作高度上，夹具被定位以便随后进行所希望的作业。作业可以是维修作业或安装作业，可能牵涉到塔借助夹具承载外部载荷，例如当涡轮机部件被取下以便维修或者随后重新安装时。

夹紧件的尺寸可能是可调的和/或夹紧件可以相对夹具的其余部分以可脱开的方式联接，以帮助拆卸和用备用夹紧件更换。

根据本发明的另一个方面，提供一种包括通过联接器相互联接的两个夹具的组件，联接器有助于调节夹具之间距离，以帮助组件沿管形件长度前进，每个夹具包括如本发明的以上方面中任何一个所限定的夹具。

根据本发明的又一个方面，提供一种用于安装在管形柱上的自移式爬升装置，该爬升装置包括通过联接器相互联接的两个夹具，联接器有助于调整夹具之间距离，以帮助爬升装置沿管形柱的长度前进，每个夹具包括如本发明的以上方面中任何一个所述的夹具。

管形柱优选是风力涡轮机塔。

根据本发明的又一个方面，提供一种联接夹具和管形件的方法，该方法包括以下步骤：围绕管形件定位夹具，夹具具有至少一个夹紧件和至少一个柔韧的细长形施力件；拉紧施力件以便对夹紧件施力，以迫使夹紧件夹住管形件，由此对管形件施加基本均匀一致的径向夹紧力，该径向夹紧力与施加在夹具上的外部载荷无关联。

根据本发明的再一个方面，提供一种爬升管形柱的方法，包括以下步骤：提供一个爬升装置，爬升装置包括通过可调的联接器相互联接的上夹具和下夹具，每个夹具具有至少一个夹紧件和至少一个柔韧的细长形施力件；按照下述方式将上夹具固定在管形件上，拉紧相应的上施力件以对各上夹紧件施力，迫使夹紧件夹住管形件并由此对管形件施加基本均匀一致的径向夹紧力，该径向夹紧力与施加在夹具上的外部载荷无关联；按照以下方式将下夹具固定在管形件上，拉紧相应的下施力件以对各下夹紧件施力，迫使该夹紧件夹住管形件并由此对该管形件施加基本均匀一致的径向夹紧力；使上夹具脱离管形件；利用可调的联接器增大上夹具和下夹具之间距离，以使上夹具沿管形件的长度前进；将上夹具重新固定在该管形件上；使下夹具脱离管形件；利用可调的联接器缩短上夹具和下夹具之间距离，以使下夹具沿管形件的长度前进；将下夹具重新固定在管形件上。

在从属权利要求中限定了本发明的进一步特征。但是，人们通常会认识到，本发明以上方面中的至少一个方面的特征可以以单独的方式或以组合的方式存在。

根据本发明的另一个方面，提供一种将一个或多个摩擦面夹紧到管形结构的外表面上但又没有损坏管形结构的结构或表面的方法，其做法是，利用按照本发明第一方面的装置，对管形结构的整个周长施加基本均匀一致的径向力。

根据本发明的又一个方面，提供一种将摩擦面夹紧到薄壁管形结构的外表面上但又没有损坏结构或涂层的方法，其做法是，如此施加可控的径向力，即对管形结构的弯折特性的影响等同于对整个周长施加基本均匀一致的径向力，由此能对固定的夹具施加尽量最大的轴向载荷，而又不会因轴向载荷和径向载荷的综合作用而造成管形结构弯折。

根据本发明的再一个方面，提供一种将一个或多个摩擦面夹紧到管形结构上的装置，该装置包括围绕塔结构组装的框架以及用于相对框架移动所述一个或多个摩擦面的机构和对所述一个或多个摩擦面施力的机构。

该装置优选对管形结构的整个周长施加基本均匀一致的径向力。

该装置优选能适应沿管形结构长度的周长变化和锥度变化。

所述一个或多个摩擦面优选为摩擦垫。

所述一个或多个摩擦面优选由金属材料或合成材料构成。

所述一个或多个摩擦垫优选具有至少一个由天然摩擦材料或弹性体摩擦材料构成的表面，该表面暴露于管形结构。

所述一个或多个摩擦垫优选是可弯曲的并且与管形结构的形状吻合。

用于相对框架移动所述一个或多个摩擦面的机构一般包括一个或多个负载臂。

负载臂在第一方向上的移动造成摩擦面接触到管形结构表面。负载臂在相反的第二方向上的移动造成摩擦面离开管形结构表面。

每个或多个负载臂优选因液压缸作用而移动。

每个摩擦面优选与一个负载臂联接。

每个摩擦垫具有中心脊，负载臂与中心脊联接。

在一个实施例中，用于对所述一个或多个摩擦面施加径向力的机构包括一根或多根筋条。每根筋条一般呈柔韧的细长形件形状，载荷可被施加在筋条上。

筋条可以由适当的材料如纤维绳索、钢丝绳、织物带、链或钢带构成。

所述一根或多根筋条优选围绕管形结构的整个周长。

通常，所述一根或多根筋条围绕管形结构的整个周长，从而摩擦表面定位在管形结构表面与一根或多根筋条之间。

每个摩擦面的中心脊优选具有孔，所述一根或多根筋条能穿过该孔。

每个负载臂优选具有至少一个绞盘，绞盘可被用来拉紧所述一根或多根筋条。在用绞盘绷紧筋条的情况下，径向力被施加到摩擦面上，从而摩擦面被压在管形结构上。

无论管形结构的直径和锥角如何变化，优选能够在所述一个或多个摩擦面与管形结构之间保持紧密接触，其做法是借助一个由机械致动器定位的杠杆系统，摩擦垫随之在由所述一根或多根筋条施加的径向力的影响下偏斜。

在另一个实施例中，用于对所述一个或多个摩擦面施加径向力的机构包括沿周向的一排线性致动器。

优选一排十二个或更多个线性致动器。

可选的是，线性致动器联合作用，借助固定在围绕管形结构组装的框架上的连杆对围绕管形结构周长分布的一个或多个摩擦面施加均匀载荷。

或者，线性致动器联合作用，通过直接的径向位移对围绕管形结构周长均匀分布的摩擦垫施加相同的载荷，该载荷受到围绕管形结构组装的框架的反作用。

在另一个实施例中，对一个或多个摩擦面施加径向力的机构包括囊。

囊优选环绕管形结构。

囊可以呈两端封闭的管状。

还可以设置用于改变管形囊的长度的机构。改变管形囊的长度的机构优选是卷轴。

囊的内部通过流体被加压。

一个可选的措施是，囊由这样的材料构成，该材料的泊松比高到足以使径向膨胀能产生足够的环形缩短(例如手段1)，从而可以通过改变囊的几何形状来适应管形结构周长的改变，而不用改变用于围绕管形结构的囊的材料用量。

囊的外径优选通过框架来限定，该框架围绕管形结构组装。

在又一个实施例中，用于对所述一个或多个摩擦面施加径向力的机构包括一个或多个楔，楔作用于臂、连杆或活塞，而臂、连杆或活塞被布置用来使所述一个或多个摩擦面沿径向移向管形结构表面。

每个摩擦面也可以与一个定位件联接。该定位件一般呈臂状，它联接在中心脊的、与施力件相反的那端上。定位件优选在液压缸的作用下移动。

在铅垂面和摩擦面之间的角度优选可以通过定位臂的移动来改变。

一个可选的措施是，可以在该装置上安装升降工具和操纵工具。

可选的是，可以在该装置上安装坐人装置。

可选的是，本发明的第一装置可以借助平行于管形结构轴线的线性致动器与本发明的第二装置联接，从而第一装置和第二装置可以在轴向上相互分离开或被拉近。

第一装置和第二装置的运动和夹紧可以如此相互谐调，从而沿该管形结构的轴线产生该组件的线性运动。

第一装置和第二装置可以被用于平行于管形结构轴线地输送物品。

根据本发明的又一个方面，提供一种将一个或多个摩擦面夹紧到管形结构的外表面上但又不损坏管形结构的结构或表面的方法，其做法是，利用第二方面的装置对管形结构的整个周长施加基本均匀一致的径向力。

通常，管形结构是薄壁的。

管形结构可以是风力涡轮机塔。

通过对管形结构的整个周长施加基本均匀一致的径向力，可以有利地将比较大的轴向载荷施加到摩擦垫上，而又不会使管形结构因轴向载荷和径向载荷的综合作用而弯折。

根据本发明的再一个方面，提供一种提高用于风力涡轮机塔的摩擦夹具的轴向承载能力的方法，其做法是，提高塔的抗弯折能力而又没有明显改变塔的固有频率。

风力涡轮机塔的抗弯折能力优选通过使用内加强环来提高。

内加强环优选由钢或者塑料合成材料构成。

作为可选特征，加强环可以通过摩擦来保持定位。或者，加强环通过粘合剂或通过焊接来保持定位。

附图说明

现在，将参照以下附图仅举例性描述本发明的实施例，其中：

图1是根据本发明实施例的夹具的透视图，如图所示，夹具已经被联接至呈风力涡轮机塔形式的管形件上；

图2是夹紧件和一段支撑结构的放大图，其构成图1的夹具的一部分；

图3是夹紧件和施力件的放大图，施力件构成图1的夹具的一部分；

图4是图3所示夹紧件和施力件的进一步的放大图，出于图示考虑而概括示出了某些部件；

图5示意表示图1的夹具，如图所示，该夹具在使用时承受外部载荷；

图6表示包括两个相互联接的图1所示夹具的组件，该组件如图所示处于沿呈风力涡轮机塔形式的管形件的长度爬升的状态。

具体实施方式

如下所述，与用于管形件的现有夹具相比以及与同薄壁管形件尤其是风力涡轮机塔联接的现有机械相比，本发明的装置和方法带来显著优点。

参见图1，示出一种用于管形件的夹具/夹紧装置1，在所示实施例中，管形件呈薄壁锥形的风力涡轮机塔3的形式。夹具1包括至少一个适于夹住塔3的夹紧件或摩擦垫9，在图2的放大图中更具体示出了夹紧件或摩擦垫。夹具1还包括至少一个呈筋条16形状的、柔韧的细长形施力件，在图3的视图中更具体示出了该筋条。筋条16适于对摩擦垫9施力，以迫使摩擦垫9夹住塔3，从而摩擦垫9和筋条16对管形件施加基本均匀一致的夹紧力。摩擦垫9由此限制夹具1，使夹具无法在沿塔长度的方向上相对塔3运动，结果，能使塔3借助夹具1承受外部载荷。

用夹具1对塔3施加基本均匀一致的径向夹紧力有助于在塔中产生基本均匀一致的周向应力。由于避免或者至少尽量减小了沿管形件周长的载荷变化，所以这克服了与现有的夹具和其它机械有关的问题，由此消除或减小了导致局部弯折的、变化的点载荷。

人们也将认识到，在此所述的方法极大改善了夹具性能，这是因为通过施加均匀一致的径向力对摩擦垫施加尽可能大的径向压力，从而薄壁管形结构的圆度得以维持。这些载荷远高于目前所用的单独承载垫的能力。

具体地说，夹具/夹紧装置1包括支撑结构22，该支撑结构具有基本呈矩形的、围绕塔3底组装而成的下环梁2、多个立柱、支杆或角柱4、以及基本呈矩形的上环梁5。上环梁5一般在每个角处被固定在立柱4上，由此产生围绕塔3的、刚性的立体框架6。每个立柱4的上端与第一支撑件或刚性的负载臂7联接，如图2所示，该负载臂被联接在立柱4和负载臂7之间的液压缸8驱动。

在如图所示的优选实施例中，夹具1包括四个摩擦垫9，它们沿塔3周等间距地布置。摩擦垫9都由柔顺性天然材料或者弹性体摩擦材料构成，例如氯丁橡胶或者聚氨酯，摩擦垫被粘结在刚性的但可弯曲的、可承受载荷的金属板或合成材料板如钢板上，并且摩擦垫在其中心具有竖立的刚性中心脊10。各中心脊10的上端借助销接头或球接头24枢转联接至各负载臂7的下端。与销接头相比优选球接头，这是因为球接头有助于在平行于管形件主轴线的方向上传递夹紧件上的载荷，但基本上阻止因外部载荷而将径向力传递给夹紧件。

负载臂7又枢转联接在立柱4上，该联接方式允许臂相对塔3枢转。通过这种布置结构，负载臂7与摩擦垫9相联接，以帮助将定位力施加在摩擦垫9上，由此一来，负载臂7的运动使各摩擦垫9接近和/或接触到塔3的表面。这允许摩擦垫9接触塔3的表面并调整适应锥角，或者竖直定位，如果适当的话。

支撑结构22还包括与每个摩擦垫9相关联的第二支撑件或定位臂11，每个定位臂11通过连杆13和枢销26被枢转联接在各立柱4上。在中心脊10的下端(即在中心脊10的、与同负载臂7相连的连接端相反的那端)，定位臂11也可枢转地联接在摩擦垫9上。第二液压缸12被联接在立柱4和枢销26之间，因而起到驱动连杆13的作用。因此，通过使连杆缸12伸缩，立柱4和摩擦垫9之间的角度可被改变，以适应不同的塔锥角。可以综合利用负载臂7和定位臂11来调整摩擦垫9相对塔3的位置，由此可以调整夹具1来适应塔3的周长/直径和锥角的变化。因此，这有助于将夹具1用于具有不同直径的塔，甚至是沿其长度渐缩的塔。

如图3所示，夹具包括许多筋条，在所示实施例中包括八根筋条16，每两根筋条16对应于夹具1的一个负载臂7。每根筋条16通过各自的绞盘15被拉紧，在每个负载臂7上安装有两个这样的绞盘15。这种配置结构允许筋条16补偿塔3的周长变化。每根筋条16从在负载臂7或绞盘15上的锚定点开始延伸，穿过在每个摩擦垫9的中心脊10中的通道14，并返回同一负载臂7上的绞盘15。于是，两根筋条16的起点和终点都位于每个负载臂7上。

每根筋条16围绕塔3周并沿塔3的长度在交叠点38处交叉重叠。如图4的进一步放大的视图具体所示，每个摩擦垫9位于塔3的表面和筋条16之间，并且筋条在与各负载臂7联接的摩擦垫9的中心脊10上重叠或交叉，结果，在筋条绕过塔3的整个周长的情况下，筋条16接触塔3或摩擦垫9。筋条一般由低摩擦性的高性能纤维绳索、钢丝绳、织物带、链或钢带制成。设有滑轮17，用于使筋条16从其周向走向转至锚定点和绞盘15。

当绞盘15拉紧筋条16时，筋条16对摩擦垫9施力，迫使摩擦垫夹住塔3。一旦夹具1已经与塔3牢固联接，摩擦垫9就起到限制夹具相对塔3做轴向运动的作用，并且如上所述产生一个接触力，该接触力为待承载的有效轴向载荷提供足够的摩擦。

实际上，筋条16围绕摩擦垫9的外表面布置，因而当筋条被拉紧时，筋条将摩擦垫拉向塔3，并且摩擦垫9和筋条16共同对塔3施加基本均匀一致的径向夹紧力。这在塔3中导致实际能做到的、近似真正的周向分布的载荷/应力。

作用于塔3的夹紧力在绞盘15放出筋条时被解除，由此解除或减小筋条16施加在摩擦垫9上的力。接着，使缸8、12动作，以使负载臂7和定位臂11和进而摩擦垫9离开塔3。这个运动带动根据需要被继续放出的筋条16，结果，筋条16可以被拉动离开塔表面。

摩擦垫9的尺寸被选定为能在塔顶或塔顶附近接触塔3的几乎整个周长，而在靠近塔底的位置，摩擦垫因塔直径增大而相互分开，如图1所示。

以下，进一步详细说明本发明夹具的工作方法和结构以及夹具工作所带来的好处。

如上所述，摩擦垫9被定位在塔3和筋条16之间，这使得每个摩擦垫9以相同的程度被筋条16施压。这有助于在塔3上产生均匀一致的径向力，而不会造成摩擦垫9对塔3施加会导致局部弯折的点载荷，无论是当夹具1安装在管形件上时，还是当夹具1在使用中承受外部载荷时。

如从图1至图4中注意到的那样，夹具1包括两对摩擦垫9，每对摩擦垫跨越管形件的直径，从而每个摩擦垫9以90度角间隔开。当各摩擦垫9枢转联接在负载臂7上并且负载臂7枢转联接在角柱4上时，摩擦垫9通过支撑结构22以轴向配对方式相互作用联系。这避免或至少减小了当外部载荷A被施加在夹具1的、横向离开管形件主轴线32的点上(悬臂载荷)时在塔3中产生的径向反作用力，如表示使用中的夹具的图5的示意图所示。当用与夹具1相连的起重机械等设备提升载重如一段塔3时，这样的载荷A可以被施加在夹具1上，例如在塔3的建造或维修的过程中。

这是因为外部载荷A在摩擦垫9中产生轴向力F1和F2，由此在塔3中招致反作用力，该反作用力的指向平行于塔3的主轴线32。于是，摩擦垫9所施加的力完全或基本指向平行于塔主轴线32的方向。这种轴向配对有助于保持基本均匀一致的径向夹紧力，由此在塔中保持基本均匀一致的周向应力。

而且如上所述，夹紧筋条16被拉紧以对摩擦垫9施力，由此产生均匀一致的径向夹紧力。如图4所示，每根筋条的部分34、36从塔3的交叠点38开始在基本平行于塔3的、在该交叠点上的切线T的方向上延伸。通过这种布置结构，当操作绞盘15来拉紧筋条16时，对筋条16施加一个其指向基本平行于该切线的拉力。

这避免或至少减小了在塔中产生任何力矩，原因是：a)在伸离塔3的筋条16部分34、36中的力平行于切线T，但两者指向相反，因而在部分34、36中的拉力相互反作用；b)筋条16基本围绕塔3并且部分34、36的定位方式能做到当筋条16被拉紧时围绕塔3没有或几乎没有力矩产生。为了便于做到这一点，尽量薄地制成摩擦垫9，以使交叠点38尽量靠近塔3的表面。为此，摩擦垫9的厚度可以介于5毫米至50毫米，一般为10毫米至20毫米。而且，多个下滑轮40的定位都尽量靠近摩擦垫9的背面，以便能使筋条部分34、36以基本平行于塔切线T的方式定位。

不过，尽管使筋条部分34、36在基本平行于塔切线T的方向上离开交叠点38是符合希望的，但应该认识到，这些筋条部分可以定位在例如切线的0至10度范围中，而且仍然起到了在塔3上产生基本均匀一致的径向力的作用。

此外，人们将认识到，可能沿筋条长度在筋条16中出现拉力变化，这是由筋条16与塔3的表面之间的摩擦造成的。实际上，发明人已经发现，筋条16中的拉力可能在最靠近拉力施加点(绞盘15)的位置是最高的，并且沿筋条16的长度在离开施力点的方向上减小。

因而，一些筋条16在对其它筋条施加指向塔3的相反两个周向的拉力时被拉紧。这样一来，由夹具1施加在塔3上的径向力的变化(由此引起周向应力变化)因筋条16中的拉力变化能得以避免或至少减小。

为了做到这一点，筋条16通过在相反两端施加拉力被拉紧。于是，其中一根筋条16的第一端被拉紧，由此在塔3的第一周向上产生拉力，另一根筋条16的相应第二端被拉紧，由此在塔3的、与第一周向相反的第二周向上产生拉力。例如，与一个相应臂7关联的每对筋条16可以在塔的第一周向上被拉紧，轴向相邻(相对塔轴线32)的成对筋条16在相反周向上被拉紧。结果，补偿了各筋条16的载荷变化。在另一个实施例中，轴向相邻的筋条16可以在相反两个周向上被拉紧。因而，与每个臂7关联的那对筋条16可以在相反两个方向上被拉紧。

此外，多根筋条16的交叠点38沿塔周间隔开，以便减小作用于塔3的总径向力的变化，由此减小所引起的周向应力变化。在所示的实施例中，与每个负载臂7关联的成对筋条16的交叠点38相对相邻那对筋条16的交叠点被间隔开。具体地说，成对筋条16的交叠点38沿塔周以90度角的间距等距间隔开。这有助于对塔施加基本均匀一致的径向力(由于平衡了在多个相邻筋条16范围内的任何变化)，同时保证夹具1具有最小尺寸和重量。在一个变型方案中，轴向相邻的筋条16的交叠点可以按照相似的方式沿塔3周间隔开。

此外，如上所述，在对摩擦垫9施加定位力的情况下，摩擦垫9相对塔3定位。该定位力在对塔施加夹紧力之前被解除，该夹紧力使摩擦垫9贴合塔3的表面并防止或减小沿塔周的塔载荷变化，其做法是防止摩擦垫9没有对准塔3的表面。这避免或减小了摩擦垫9产生可能导致塔3局部弯折的、不均匀一致的点载荷。

而且，摩擦垫9的尺寸被选择为能大致围绕塔的预定周长。这个周长可能是在所希望的夹具1工作位置上的周长，该工作位置可以处于这样的工作高度，即按照要求将夹具1定位在该工作高度上，以便随后执行所希望的作业。作业可以是维修作业或安装作业，并且可能涉及使塔3借助夹具1承受外部载荷，例如当涡轮机的组成部件被取下以进行维修或者随后被重新装上时。

因此，人们将认识到，施加在塔3的这个部位上的夹紧力通过摩擦垫9来调整。于是，围绕塔3周形成一个由摩擦垫9构成的基本完整的环，这有助于对塔施加一个均匀一致的夹紧力并且减小产生会造成局部弯折的塔3载荷变化的可能性。

此外，一旦处于工作位置且夹具还未承受任何外部载荷，夹具1的支撑结构22就被有效锁定，其做法是，一旦筋条16已迫使摩擦垫9夹住塔3，就用缸8锁定臂7。结果，使夹具1能承受悬臂载荷，而不会造成框架6的任何组成部分如上环梁5接触到塔3。不过，在负载臂7和摩擦垫9之间的枢转联接保证了只是或者主要是轴向载荷被传递给摩擦垫9。

这还具有使框架6相对塔3构成三角形的作用，如图5最清楚所示的那样，帮助在摩擦垫9中产生轴向力F1、F2并由此在塔3中产生轴向反作用力。

现在参见图6，呈自移式爬升装置28形式的组件如图所示与塔3配合，图6示出了爬升装置沿塔3的长度前进。爬升装置28包括两个夹具18、19，这两个夹具的结构和工作方式与图1至图5所示的夹具1相似。夹具18和19通过可调的联接器20相互联合，该联接器包括帮助调整这两个夹具18和19之间距离的多个线性致动器，用于使爬升装置沿塔3前进。致动器20可以是液压作动筒、由齿条齿轮驱动装置操作的伸缩箱形件、丝杠螺母、绞盘和钢丝绳、或者其它适当装置。

更具体地说，爬升装置28围绕塔3定位，一般靠近塔底30。爬升装置28被操作，按照下述方式沿塔3的长度前进和爬升。首先，上夹具18被操作并由此按照上述方式与塔3联接。致动器20首先处于回撤形态或回撤状态，结果，夹具18和19之间距离相对短。接着，使下夹具19按照相同方式与塔3联接，而使上夹具18脱离塔3，使致动器20伸出而增大夹具18和19之间距离，由此使上夹具18沿塔3长度前进一段距离。

接着，使上夹具18重新与塔3联接，使下夹具19脱离，使致动器20回撤而缩小夹具18和19之间距离。这造成下夹具19沿塔3长度前进一段相应的距离。接着，使下夹具19重新与塔3联接，于是，爬升装置28已经沿塔向上爬升了一定距离。

反复进行这个过程，直到爬升装置28到达预定的工作高度，即在沿塔3长度的既定位置上。于是，使夹具18和19都夹紧在塔上并被锁定，通过每个夹具18和19对塔施加增大的工作夹紧力。该工作夹紧力大于在爬升装置28爬升塔3时所施加的力。增大的夹紧力是通过用绞盘15对筋条16施加更大的拉力而产生的。这样做的原因是，在爬升装置28沿塔3爬升时，该爬升装置只需要施加一个足以使爬升装置28与塔紧固联接的夹紧力，以承载爬升装置重量。但是，当希望承受一个来自爬升装置28的外部载荷时，需要更高的夹紧力来保证在摩擦垫9和塔3的表面之间有足够大的摩擦力，以保持爬升装置28的定位。夹紧力的大小取决于夹具1/爬升装置28的重量和要承载的载荷，并且其通常被设定为可能的总载重的5倍，假定在摩擦垫9和塔3的表面之间的摩擦系数大约为0.2。爬升装置28于是可以被应用在塔的建造过程以及维修作业中，用于承载附加的塔段或者其它的涡轮机部件。为了便于做到这一点，在其中一个夹具18、19或这两个夹具的支撑结构上安装适当的平台、起重机械等装置。

概括地讲，在此描述的装置允许摩擦面或摩擦垫被夹紧到薄壁管形结构如风力涡轮机塔上，而没有造成该结构变形或损坏。这是通过施加可控的径向力来做到的，从而对管形结构的弯折特性的影响相当于对管形结构的整个周长施加基本均匀一致的径向力的情况。

在图1至图5中，描述了如何对摩擦面9施加轴向载荷并且可以对管形结构的整个周长施加基本均匀一致的径向夹紧力的一个方式。

在一个替换实施例中，沿塔周安装有环形囊，摩擦垫置于囊和塔的外表面之间。通过对囊中的流体如空气加压来施加径向力，以便在整个塔周上并在摩擦垫上产生均匀一致的径向力，于是摩擦垫可以在轴向上受力。

囊可以按照两端封闭的管状来配置，该管从一个固定点开始围绕塔并返回该固定点，在该固定点上，管被卷绕到卷轴上以允许随着塔向顶端渐缩来缩短塔周长。囊的加压从固定端开始，而卷轴被固定在相反端上。

在第二替换实施例中，囊由具有高泊松比(在所加载荷方向上的应变与垂直于该载荷方向上的应变之比，或者说横向收缩应变与在拉伸力方向上的纵向拉伸应变之比)的材料，从而其受压膨胀造成环周长明显缩小，避免了需要设置收卷卷轴，并且上述受压膨胀对摩擦垫施加径向力，所述摩擦垫随后可能在轴向上受力。

在第三替换实施例中，在环梁或框架上布置一排由线性致动器或者旋转致动器提供动力的杠杆系统，从而杠杆对随后可能轴向受力的摩擦垫施加径向力。

在爬升装置28要承受相当大的外部载荷的情况下，筋条16的用于产生足够夹紧力所需的拉力可能在塔3中引起比所能安全承载的更大的偏斜。换句话说，可施加的载荷可能受到塔3的抵抗全弯折的能力的限制，此时塔处于源自夹紧件9/筋条16的径向力和潜在的源自爬升装置自重或者悬吊于其上的载重的压缩载荷或剪切载荷的综合作用下。塔3的这种能力可以通过在塔内的、夹具将施加径向压力的位置上安装加强环来提高。所述加强环可以由相当轻的T形杆构成，T形杆被如此卷绕成环形，即与相邻的塔壳体组合形成一个等效的梁。T形杆可以通过焊接且优选是通过借助粘合剂的粘结被固定到位。这将构成塔3的建造过程的一部分。在较粗部分上，竖直板条将按照围绕塔3的、未被摩擦垫9覆盖的部分被等间距分隔开的方式安装。这将保证由筋条16施加的径向力被传递给内环加强件并从内环加强件传递给塔壳体。

于是，这些工具可以在陆地上或在海洋上被用于风力涡轮机的维修。

本发明的夹具1和自移式爬升装置28的固有优点在于，其能够夹住具有不同直径的、其锥角能从平行变化到5度或更高的塔。尤其是，该自移式爬升装置能适于容忍沿管形结构的长度有周长和锥度变化的情况。在如图所示的实施例中，绞盘15可被用来拉紧围绕管形结构的筋条16，从而筋条长度可以改变，由此使筋条保持适当的径向力作用于管形结构，即便管形结构的直径或周长有变化。在采用囊的实施例中，可以设置卷轴，它允许囊的周长增减以适应其周长。或者，囊可以由具有高泊松比的材料制成，由此就不需要卷轴了。

该装置也能在筋条对管形结构的整个周长施加基本均匀一致的载荷时夹住超薄的塔，而又不会引起弯折。在此描述的方法和装置能使尽可能大的载荷被施加到固定的夹具上，而又不会因轴向载荷和径向载荷的综合作用而造成管形结构弯折。因此，本发明特别适用于风力涡轮机塔。

在不超出在此提出的本发明精神和范围的情况下，可以加入其它的修改和改进。

Claims (62)

1.一种用于在管形结构上夹紧支撑结构的夹具，包括：

-多个夹紧件，它们被布置成沿管形结构的周长延伸的一圈，每个夹紧件具有径向靠外部分；

-至少一个柔韧的细长形件，固定在每个夹紧件的径向靠外部分上且以围绕该圈的环的形式来布置；

-至少一对拉紧机构，其中的每个拉紧机构被固定在所述至少一个柔韧的细长形件(21)中的每一个的一端上，

其中，所述至少一个柔韧的细长形件按以下方式布置，当被该拉紧机构拉紧时，所述细长形件迫使所述多个夹紧件夹住该管形结构并对该管形结构施加均匀一致的径向夹紧力。

2.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述至少一对拉紧机构(15，16)是可变的，它们能通过操作来改变在所述至少一个细长形件中的拉力。

3.根据权利要求1或2所述的夹具，其特征在于，其中一个细长形件的第一端被拉紧，以便在围绕该管形结构的第一周向上产生拉力，而相邻的细长形件的相应第二端被拉紧，以便在围绕该管形结构的、与上述第一周向相反的第二周向上产生拉力。

4.根据权利要求1或2所述的夹具，其特征在于，所述至少一对拉紧机构(15，16)适于对所述至少一个细长形件施加拉力并适于传递该拉力给所述夹紧件，围绕该管形结构的、施加该拉力的周向与另一个细长形件的拉力施加周向相反。

5.根据权利要求1或2所述的夹具，其特征在于，该拉紧机构远离该环，该夹具还包括至少一对导向机构用于将每个细长形件限制在该环中，所述至少一对导向机构定位在该环的至少两个点上，所述至少一个细长形件是连续的并且包括三个部分，其中，

-第一部分从该对拉紧机构的第一组成部件延伸向该对导向机构的第一组成部件并围绕该对导向机构的第一组成部件，

-第二部分围绕该夹紧件所围成的圈，

-第三部分围绕该对导向机构的第二组成部件延伸并从该对导向机构的第二组成部件延伸到该对拉紧机构的第二组成部件。

6.根据权利要求5所述的夹具，其特征在于，所述至少一对导向机构定位在该环中，该第二部分的两端交叠，由此在该第二部分中形成交叠点(38)。

7.根据权利要求6所述的夹具，其特征在于，轴向相邻的细长形件的交叠点沿该管形结构的周长等间距分隔开。

8.根据权利要求6所述的夹具，其特征在于，每个细长形件适于围绕该管形结构的周长延伸并在沿该管形结构的主轴线间隔开的一个方向上交叠，至少其中一个细长形件的交叠点适于围绕该管形结构的周长相对另一个细长形件的交叠点间隔开。

9.根据权利要求5所述的夹具，其特征在于，所述至少一个拉紧机构的每个组成部件是绞盘。

10.根据权利要求5所述的夹具，其特征在于，所述至少一个导向机构中的每一个包括滑轮，该滑轮的平面对准该细长形件的圆周切向。

11.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，还包括至少一个第一支撑件(7)，该第一支撑件固定在所述至少一个夹紧件上并且在该管形结构的径向平面中延伸。

12.根据权利要求5所述的夹具，其特征在于，还包括至少一个第一支撑件(7)，该第一支撑件固定在所述至少一个夹紧件上并且在该管形结构的径向平面中延伸，并且所述至少一个导向机构定位在所述至少一个第一支撑件的近端上，所述至少一个拉紧机构定位在所述至少一个第一支撑件的远端上。

13.根据权利要求12所述的夹具，其特征在于，该夹具还包括框架(6)，该框架围绕该管形结构并且枢转联接在所述至少一个第一支撑件的远端上。

14.根据权利要求11至13之一所述的夹具，其特征在于，所述至少一个第一支撑件(7)与相应的夹紧件枢转联接，用于对该夹紧件施加定位力，该定位力防止在该支撑结构和该夹紧件之间传递转矩。

15.根据权利要求14所述的夹具，其特征在于，由该夹紧件施加的定位力能在所述至少一个细长形件压迫该夹紧件夹住该管形结构之前被解除。

16.根据权利要求11或12所述的夹具，其特征在于，所述至少一个第一支撑件(7)能被操作用于相对所述管形结构的表面将该夹紧件(9)定位在预定的径向位置上。

17.根据权利要求13所述的夹具，其特征在于，所述至少一个第一支撑件(7)适于按照无法相对该框架转动的方式被固定，以便允许该框架承受外部载荷。

18.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，还包括至少一个与相应的夹紧件(9)关联的第二支撑件(11)，该第二支撑件能被操作来调整该夹紧件相对该管形结构的角度，以使该夹紧件对准该管形结构的表面。

19.根据权利要求18所述的夹具，其特征在于，在相应的夹紧件(9)上的中心脊(10)的下端上，所述至少一个第二支撑件(11)枢转联接在该夹紧件(9)上。

20.根据权利要求13所述的夹具，其特征在于，该框架还包括呈矩形的且围绕该管形结构(3)的下环梁(2)、多个立柱(4)和呈矩形的且也围绕该管形结构的上环梁(5)。

21.根据权利要求20所述的夹具，其特征在于，每个所述立柱(4)在顶端枢转联接在所述第一支撑件(7)上。

22.根据权利要求21所述的夹具，其特征在于，还包括液压缸(8)，用于移动所述至少一个第一支撑件并提供定位力，该液压缸联接在所述立柱(4)和所述第一支撑件(7)之间。

23.根据权利要求20所述的夹具，其特征在于，还包括至少一个与相应的夹紧件(9)关联的第二支撑件(11)，该第二支撑件能被操作来调整该夹紧件相对该管形结构的角度，以使该夹紧件对准该管形结构的表面，所述至少一个第二支撑件(11)通过连杆(13)和枢销(26)枢转联接在各立柱(4)上。

24.根据权利要求23所述的夹具，其特征在于，还包括第二液压缸(12)，用于改变该立柱(4)和该夹紧件(9)之间的角度，该第二液压缸联接在该立柱(4)和该枢销(26)之间并由此用于移动该连杆(13)。

25.根据权利要求18所述的夹具，其特征在于，还包括至少一个第一支撑件(7)，该第一支撑件固定在所述至少一个夹紧件上并且在该管形结构的径向平面中延伸，该夹紧件(9)相对该管形结构(3)的位置能在综合利用第一支撑件(7)和第二支撑件(11)的情况下进行调整，以适应该管形结构(3)的周长/直径和锥角的变化。

26.根据权利要求20所述的夹具，其特征在于，该上环梁(5)在每个角上被固定在该立柱(4)的顶端上，从而提供围绕该管形结构(3)的刚性的立体框架(6)。

27.根据权利要求26所述的夹具，其特征在于，还包括用于在该支撑结构承受任何外部载荷之前在工作位置锁定夹具的锁定机构。

28.根据权利要求27所述的夹具，其特征在于，该锁定机构包括一旦该夹紧件已经被所述至少一个细长形件(16)迫使夹住该管形结构就利用缸(8)锁定相应的支撑件的机构。

29.根据权利要求1或2所述的夹具，其特征在于，所述夹紧件是可弯曲的，并且所述夹紧件的尺寸围绕该管形结构的周长。

30.一种在管形结构上夹紧支撑结构的方法，包括：

-将多个夹紧件布置成沿该管形结构的周长延伸的一圈，每个夹紧件具有径向靠外部分，

-将至少一个柔韧的细长形件固定在每个夹紧件的径向靠外部分上并以围绕该圈的环的形式延伸，

-提供至少一对拉紧机构并将该对拉紧机构的每一个固定在所述至少一个柔韧的细长形件中的每一个的一端上，

其中，在被拉紧机构拉紧的情况下，所述至少一个柔韧的细长形件迫使所述多个夹紧件夹住管形结构并对该管形结构施加均匀一致的径向夹紧力。

31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述至少一对拉紧机构(15，16)改变在所述至少一个细长形件中的拉力。

32.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，其中一个细长形件的第一端被拉紧，以便在围绕管形结构的第一周向上产生拉力，相邻的细长形件的相应第二端被拉紧，以便在围绕该管形结构的、与第一周向相反的第二周向上产生拉力。

33.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述至少一对拉紧机构(15，16)适于对所述至少一个细长形件施加拉力并适于传递该拉力给所述夹紧件，围绕该管形结构的、施加该拉力的周向与另一个细长形件的拉力施加周向相反。

34.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，还包括远离该环定位该拉紧机构并借助至少一对导向机构将所述至少一个细长形件的每一个限制在该环中的步骤，所述至少一对导向机构被定位在该环的至少两个点上，所述至少一个细长形件是连续的并且包括三个部分，其中，

-第一部分从该对拉紧机构的第一组成部件延伸向该对导向机构的第一组成部件并围绕该对导向机构的第一组成部件，

-第二部分围绕该夹紧件所围成的圈，

-第三部分围绕该对导向机构的第二组成部件延伸并从该对导向机构的第二组成部件延伸到该对拉紧机构的第二组成部件。

35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，还包括将所述至少一对导向机构定位在所述环中，该第二部分的两端交叠，由此在该第二部分中形成交叠点(38)。

36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，还包括围绕该管形结构的周长等间距隔开地布置轴向相邻的细长形件的交叠点的步骤。

37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，还包括使每个细长件围绕该管形结构的周长延伸并使细长件在沿该管形结构的主轴线间隔开的一个方向上交叠并使至少其中一个细长形件的交叠点围绕该管形结构的周长相对另一个细长形件的交叠点间隔开的步骤。

38.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，拉紧通过至少一个绞盘来实施。

39.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，在所述限制步骤中，每个导向机构包括滑轮，滑轮平面对准该细长形件的圆周切向。

40.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，还包括提供至少一个第一支撑件(7)，该第一支撑件固定在所述至少一个夹紧件上并在该管形结构的径向平面中延伸。

41.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，还包括提供至少一个第一支撑件(7)，该第一支撑件固定在所述至少一个夹紧件上并在该管形结构的径向平面中延伸，并且将所述至少一个导向机构定位在所述第一支撑件的近端上，并且将所述至少一个拉紧机构定位在所述至少一个第一支撑件的远端上。

42.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，还包括提供框架(6)，该框架围绕该管形结构并且至少枢转联接在所述至少一个第一支撑件的远端上。

43.根据权利要求40所述的方法，其特征在于，还包括将所述至少一个第一支撑件(7)枢转联接在相应夹紧件上的步骤，以便对该夹紧件施加定位力，该定位力防止在支撑结构和夹紧件之间传递转矩。

44.根据权利要求43所述的方法，其特征在于，由该夹紧件施加的定位力能在该夹紧件被所述至少一个细长形件迫使夹住该管形结构之前被解除。

45.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，所述至少一个第一支撑件(7)相对该管形结构的表面将夹紧件(9)定位在预定的径向位置上。

46.根据权利要求42所述的方法，其特征在于，还包括按照无法相对该框架转动的方式定位所述至少一个第一支撑件(7)并由此允许该框架承受外部载荷的步骤。

47.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，还包括提供至少一个与相应的夹紧件(9)关联的第二支撑件(11)，第二支撑件能被操作来调整夹紧件相对管形结构的角度并使夹紧件对准该管形结构的表面。

48.根据权利要求47所述的方法，其特征在于，在相应的夹紧件(9)上的中心脊(10)的下端上，使所述至少一个第二支撑件(11)枢转联接在该夹紧件(9)上。

49.根据权利要求42所述的方法，其特征在于，该框架还包括呈矩形的且围绕该管形结构(3)的下环梁(2)、多个立柱(4)以及呈矩形的且也围绕该管形结构的上环梁(5)。

50.根据权利要求49所述的方法，其特征在于，还包括使每个立柱(4)在顶端上枢转联接至第一支撑件(7)上的步骤。

51.根据权利要求50所述的方法，其特征在于，通过液压缸(8)使所述至少一个第一支撑件移动并提供定位力，该液压缸联接在立柱(4)和第一支撑件(7)之间。

52.根据权利要求49所述的方法，其特征在于，还包括提供至少一个与相应的夹紧件(9)关联的第二支撑件(11)，第二支撑件能被操作来调整夹紧件相对管形结构的角度并使夹紧件对准该管形结构的表面，还包括通过连杆(13)和枢销(26)将所述至少一个第二支撑件(11)枢转联接在各立柱(4)上的步骤。

53.根据权利要求52所述的方法，其特征在于，还包括提供第二液压缸(12)用于改变在该立柱(4)和该夹紧件(9)之间的角度的步骤，该第二液压缸联接在立柱(4)和枢销(26)之间并由此用于移动该连杆(13)。

54.根据权利要求47所述的方法，其特征在于，还包括提供至少一个第一支撑件(7)，该第一支撑件固定在所述至少一个夹紧件上并在该管形结构的径向平面中延伸，还包括综合利用第一支撑件(7)和第二支撑件(11)来调整该夹紧件(9)相对该管形结构(3)的位置的步骤，以适应该管形结构(3)的周长/直径和锥角的变化。

55.根据权利要求49所述的方法，其特征在于，还包括在每个角上将上环梁(5)联接至立柱(4)的顶端的步骤，以便提供围绕该管形结构(3)的、刚性的立体框架(6)。

56.根据权利要求55所述的方法，其特征在于，还包括在该支撑结构承受任何外部载荷之前在工作位置锁定该夹具的步骤。

57.根据权利要求56所述的方法，其特征在于，该锁定步骤包括一旦该夹紧件已经被所述至少一个细长形件(16)迫使夹住该管形结构就利用缸(8)锁定相应的支撑件。

58.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，该夹紧件是可弯曲的，所述夹紧件的尺寸能围绕该管形结构的周长。

59.一种用于安装在管形柱上的自移式爬升装置，该自移式爬升装置包括两圈通过联接器相互联接的夹紧件，所述联接器有助于调整所述夹紧件之间的距离，以帮助该装置沿该管形柱的长度前进，其中，所述自移式爬升装置的每个夹具包括如权利要求1至29之一所述的夹具。

60.根据权利要求59所述的自移式爬升装置，其特征在于，所述夹具包括通过可调的联接器相互联接的上夹具和下夹具，每个夹具具有至少一个夹紧件和至少一个柔韧的细长形件，

-通过拉紧各上细长形件以对各上夹紧件施力，该上夹具能被操作，迫使夹紧件夹住管形柱并由此对该管形柱施加均匀一致的径向夹紧力，该径向夹紧力与施加在该夹具上的外部载荷无关联，

-通过拉紧各下细长形件以对各下夹紧件施力，该下夹具能被操作，迫使夹紧件夹住管形柱并由此对管形柱施加均匀一致的径向夹紧力，

-使上夹具脱离管形柱的机构，

-利用该可调的联接器增大上夹具和下夹具之间距离的机构，用于使上夹具沿管形柱的长度前进，

-将上夹具重新固定在管形柱上的机构，

-使下夹具脱离管形柱的机构，

-利用可调的联接器缩短上夹具和下夹具之间距离的机构，用于使下夹具沿该管形柱的长度前进，

-将下夹具重新固定在管形柱上的机构。

61.一种利用根据权利要求59所述的自移式爬升装置在管形柱上进行自移式爬升的方法，其中通过所述联接器调整夹紧件之间的距离，帮助该自移式爬升装置沿该管形柱的长度前进。

62.根据权利要求61所述的方法，其特征在于，所述自移式爬升装置具有通过可调的联接器相互联接的上夹具和下夹具，每个夹具具有至少一个夹紧件和至少一个柔韧的细长形施力件，其中，

-通过拉紧各上施力件以对各上夹紧件施力，将上夹具固定在管形柱上，迫使夹紧件夹住管形柱并由此对该管形柱施加均匀一致的径向夹紧力，该径向夹紧力与施加在该夹具上的外部载荷无关联，

-通过拉紧各下施力件以对各下夹紧件施力，将下夹具固定至管形柱上，迫使夹紧件夹住管形柱并由此对管形柱施加均匀一致的径向夹紧力，

-使上夹具脱离管形柱，

-利用该可调的联接器增大上夹具和下夹具之间的距离，以使上夹具沿管形柱的长度前进，

-将上夹具重新固定在管形柱上，

-使下夹具脱离管形柱的机构，

-利用可调的联接器缩短上夹具和下夹具之间的距离，以使下夹具沿该管形柱的长度前进，

-将下夹具重新固定在管形柱上。

Images