CN102126689A

CN102126689A - 风力发电机塔筒自动爬升机

Info

Publication number: CN102126689A
Application number: CN2010106148555A
Authority: CN
Inventors: 刘勇; 林志庞; 唐业云; 吴懿; 何伟权; 罗庆亮
Original assignee: Guangdong Power Engineering Corp; GUANGDONG LIFT ENGINEERING MACHINERY Co Ltd
Current assignee: Guangdong Power Engineering Corp; GUANGDONG LIFT ENGINEERING MACHINERY Co Ltd
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2030-12-30
Also published as: CN102126689B

Abstract

本发明公开了一种风力发电机塔筒自动爬升机，以其工作时所要爬升的机构的表面为工作面，其包括支架，所述支架设置有上电磁铁抓紧机构和下电磁铁抓紧机构，所述上电磁铁抓紧机构和下电磁铁抓紧机构依靠磁力与工作面自由切换吸附与松开的状态，所述上电磁铁抓紧机构和下电磁铁抓紧机构之间设有将二者联接的伸缩机构。本发明巧妙地利用了塔筒的铁质特性进行吸附固定与爬升，同时还可用于攀爬其他铁质外壁，操作便捷，广泛用于风力发电机塔筒或表面为铁质材料构件的维护作业中。

Description

风力发电机塔筒自动爬升机

技术领域

本发明涉及一种风机设备维护机械，特别是一种辅助清洁、检修风力发电机塔筒的自动爬升机。

背景技术

风力发电机塔筒均为铁质结构，由于风电场多建设在沿海、荒漠、高寒等天气恶劣地带，风机设备长期暴露在户外，风机塔筒受到海风、沙尘、日照的侵蚀，容易造成塔筒外部油漆剥落，表面锈蚀。这样不但影响风力发电机的美观，甚至还会影响其使用安全。因此，及时地对风机塔筒进行清洁与修复，对改善风机的美观及延长塔筒使用寿命很有帮助。

目前，大型风机塔筒的高度从几十米到上百米，对塔筒外表面的维护不可能直接依靠人工攀爬作业完成，所以需要用到辅助的提升机械。现阶段，市场上对大风机塔筒的防腐维护，基本上是利用大型起重机提升人工吊笼来操作完成，这样维护成本高，效率低，操作不方便，且起重机作业场地要求严格。如何解决风力发电机的塔筒高空维护问题，提高维护效率称为亟待解决的难题。现在市场上有某些新型的自动爬升机，是采用在塔筒外部套上上下两层结构环形支架，设有监视器和吊装作业部件，然后再装上沿塔筒轴向和径向布置的液压油缸，依靠液压油缸输出的推拉力和夹紧力来实现两环形支架逐步地在塔筒外面上下升降。但是这种装置结构庞大复杂，生产费用高，不太适合大规模施工作业；另外，其也难以适应竖直平面类的被攀爬物，使其适用范围大大缩窄。

发明内容

本发明的目的，是为了提供一种风力发电机塔筒自动爬升机。

本发明解决其技术问题的解决方案是：

风力发电机塔筒自动爬升机，以其工作时所要爬升的机构的表面为工作面，其包括支架，所述支架设置有上电磁铁抓紧机构和下电磁铁抓紧机构，所述上电磁铁抓紧机构和下电磁铁抓紧机构依靠磁力与工作面自由切换吸附与松开的状态，所述上电磁铁抓紧机构和下电磁铁抓紧机构之间设有将二者联接的伸缩机构。

作为上述技术方案的进一步改进，所述支架与若干个套筒的筒身外部铰接，所述套筒的筒身内部套接有杆芯，所述杆芯的杆身与上电磁铁抓紧机构和下电磁铁抓紧机构的固定端联接，杆芯靠近支架中心的一端联接有安装板，所述安装板的上下两头分别与上电磁铁抓紧机构和下电磁铁抓紧机构的活动端铰接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述上电磁铁抓紧机构包括设置在安装板竖直方向上的上方空间的上支座、位于安装板上部面向工作面的上电磁铁、设置在杆芯杆身上方的杆芯上铰接座和将所述杆芯上铰接座与上支座之间连接起来的柔性联接件，所述柔性联接件的有效长度保证上支座的竖直位置变化时，杆芯处于水平状态。

作为上述技术方案的进一步改进，所述下电磁铁抓紧机构包括设置在安装板下部的下支座、位于安装板下部面向工作面的下电磁铁、设置在杆芯杆身下方的杆芯下铰接座和将所述杆芯下铰接座与下支座之间连接起来的下连接杆。

作为上述技术方案的进一步改进，所述伸缩机构为两端分别与上支座和下支座联接的回转丝杠；或者为活塞杆输出端与安装板联接、缸体末端与上支座联接的气缸。

或者，作为上述技术方案的另一种改进，所述上电磁铁抓紧机构为：支架与若干个上套筒的筒身外部铰接，所述上套筒的内部设置有可弹性伸缩的、前端设置有上电磁铁的上杆。

作为上述技术方案的进一步改进，所述下电磁铁抓紧机构为：上套筒的下方空间设有下套筒，所述下套筒内部设置有可弹性伸缩的、前端设置有下电磁铁的下杆，所述下套筒远离工作面的一端与上套筒的末端铰接，其筒身与上杆的杆身之间设置有分别与二者铰接的回转丝杠。

作为上述技术方案的进一步改进，所述支架上设有可在其上滑移的滑移机构。

本发明的有益效果是：本发明通过设置上电磁铁抓紧机构和下电磁铁抓紧机构，使其活动端的电磁铁通电产生磁力时，能牢固地吸附在铁质机构的外壁上，先用下电磁铁抓紧机构通电吸附牢靠，伸缩机构伸长推动上电磁铁抓紧机构的活动端上移，到达一定步长后上电磁铁抓紧机构的电磁铁通电吸附住铁质外壁，断开下电磁铁抓紧机构的电力让其活动端松开，接着伸缩机构缩回，牵引下电磁铁抓紧机构也随之上移，到达一定步长后重新通电吸附牢固，这样便实现了支架的爬升动作，届时只需操控外设在支架上的检测与清洁维护元件工作，即可对铁质机构、特别是风力发电机塔筒进行外壁作业；当支架需要降落时，只需反操作上述步骤即可。

本发明采用设置电磁铁吸附固定的结构形式，整体结构轻巧、制造成本低、安全性高，不仅能够大幅提高风机塔筒外表面维护效率，而且在高层建筑外墙清洁、钢结构防腐领域也有很好的推广应用前景。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的实施例1的结构原理图，其中伸缩机构采用回转丝杠；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明的实施例1的另一种结构原理图，其中伸缩机构采用气缸；

图4是本发明的实施例2的结构原理图，其中下杆的前端联接有下电磁铁；

图5是图4的俯视图；

图6是本发明的实施例3的结构俯视图。

具体实施方式

参照图1～图3，风力发电机塔筒自动爬升机，包括包围设置在塔筒外的支架1，所述支架1与塔筒之间设置有上电磁铁抓紧机构和下电磁铁抓紧机构，所述上电磁铁抓紧机构和下电磁铁抓紧机构依靠磁力与塔筒外壁自由切换吸附与松开的状态，所述上电磁铁抓紧机构和下电磁铁抓紧机构之间设有将二者联接的伸缩机构。支架1上可设置用于检测与清洁维护的元件。为了加强稳固性和方便安装其他工作元件，可以采用安装多层支架1的结构；还可以在机架1上加装锁紧装置，当出现异常断电情况时，锁紧装置自动锁紧，保证机器高空定位，增加安全性；另外，如果将支架1做成平整的长条状结构，亦可以依靠上下电磁铁抓紧机构吸附于平面的铁质墙（如幕墙框架）上。

下面是本发明作为实施例1所作的改进，所吸附的工作面为铁质塔筒外壁：

参照图1～图２，所述支架1整体呈环状，其与若干个杆轴线指向塔筒中心轴线的套筒21的外部铰接，所述套筒21的内部套接有杆芯22，所述杆芯22的杆身与上电磁铁抓紧机构和下电磁铁抓紧机构的固定端联接，杆芯22靠近塔筒的一端与设置在塔筒外表面的安装板3联接，所述安装板3的上下两头分别与上电磁铁抓紧机构和下电磁铁抓紧机构的活动端铰接。具体地，所述套筒21有六个，等距围绕塔筒的中轴线分布；所述安装板3在贴紧塔筒的一侧还设有用于减轻碰撞摩擦和起缓冲作用的橡胶垫块35，而且具有弹性的橡胶垫块35还可以弥补塔筒本身的上升锥度与竖直的安装板3之间逐渐产生的微小间隙。

进一步作为优选的实施方式，所述上电磁铁抓紧机构包括设置在安装板3竖直方向上的上方空间的上支座31、位于安装板3贴合塔筒一面的上部的上电磁铁32、设置在杆芯22杆身上方的杆芯上铰接座23和将所述杆芯上铰接座23与上支座31之间连接起来的柔性联接件，所述柔性联接件的有效长度保证上支座31的竖直位置变化时，杆芯22处于水平状态。具体地，所述柔性联接件为长度可控的、将杆芯上铰接座23与上支座31牵引起来的钢丝绳36，其长度收卷由微型电机控制，确保能拉住杆芯22和套筒21的外端不让其倾侧。

进一步作为优选的实施方式，所述下电磁铁抓紧机构包括设置在安装板3下部的下支座33、位于安装板3贴合塔筒一面的下部的下电磁铁34、设置在杆芯22杆身下方的杆芯下铰接座24和将所述杆芯下铰接座24与下支座33之间连接起来的下连接杆35。这样，杆芯22、下连接杆35和安装板3就构成了一个三角桁架，当伸缩机构伸缩时，便能拉动该三角桁架，乃至支架1整体上下平移。

参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述伸缩机构为两端分别与上支座31和下支座33联接的回转丝杠5；或者为活塞杆输出端与安装板3联接、缸体末端与上支座31联接的气缸6。

进一步作为优选的实施方式，所述支架1上还设有滑移机构。具体地，在支架1上设置导轨，所述滑移机构为套合在该导轨上的滑块15，在滑块15上可以设置监控装置和维护装置，当监控装置与维护装置需要定位作业时，滑块15可配合着绕导轨转动，作有选择性的定位，进行施工作业。

下面是实施例1的工作流程：将本发明在塔筒底部的外围装配好，并令其最低高度避开人孔；首先让下电磁铁34通电，上电磁铁32断电，这样杆芯22、下连接杆35和安装板3形成的三角桁架便固定在塔筒外围；接着回转丝杠5或气缸6动作，驱动上支座31与上电磁铁32向上平移，同时上支座31与杆芯上铰接座23之间的联接钢丝绳按进给程度逐步放线，保证其本身一直处于绷紧状态；等到达一定步长后，上电磁铁32通电，产生吸力吸附在塔筒外壁，回转丝杠5或气缸6动作，驱动所述三角桁架整体向上平移刚才步长的距离，同时钢丝绳按进给程度逐步收线，保证其本身一直处于绷紧状态。这样便完成了一个向上爬升的步骤，重复该步骤，上下电磁铁交替通电，中间伸缩机构交替伸缩，便可在塔筒上带动支架1自动爬升，爬升到指定高度后，操作人员在地面通过摄像头监控风机筒身表面状况，通过上位机电脑的人机界面，控制下位机PLC上下电磁铁抓紧机构和伸缩机构的动作，驱动本发明爬升和下降，控制滑块15旋转至指定角度，其上的工作元件便可进行清洁、维护等作业。

当需要将本发明降落时，只需逆向操作上述步骤，由于支架1本身的环形构造，加上有下电磁铁34的支撑、钢丝绳的牵引，保证了支架1不会在下落过程中向外倾侧，同样可以逐步向下爬落。

下面是本发明作为实施例2所作的改进，所吸附的工作面为铁质塔筒外壁：

参照图4～图5，所述支架1整体呈环状，所述上电磁铁抓紧机构为：支架1与若干个杆轴线指向塔筒中心轴线的上套筒25的外部铰接，所述套筒25的内部设置有可弹性伸缩的、前端设置有上电磁铁32的上杆26。具体地，所述套筒25有六个，等距围绕在塔筒的外围分布。上套筒25的向外一端封闭，然后在内部设置弹簧与上杆26的后端顶靠，这样便能保证上电磁铁32随时紧靠塔筒的锥形外壁。

进一步作为优选的实施方式，所述下电磁铁抓紧机构为：套筒21下方空间设有下套筒27，所述下套筒27内部设置有可弹性伸缩的、前端设置有下电磁铁34的下杆28，所述下套筒27远离塔筒的一端与上套筒25的末端铰接，其筒身与上杆26的杆身之间设置有分别与二者铰接的回转丝杠5。下套筒27的伸缩形式跟上套筒25一样，均采用内部设置弹簧顶靠的方式，让下电磁铁34随时紧靠塔筒的锥形外壁。回转丝杠5旋转时，即能实现上杆26与下杆28的张合。

进一步作为优选的实施方式，所述支架1上还设有滑移机构。滑移机构的实施形式与实施例1的相同。

下面是实施例2（本实施例2设置两层支架1）的工作流程：

将本发明在塔筒底部的外围装配好，并令其最低高度避开人孔；首先让下电磁铁34通电，上电磁铁32断电；接着回转丝杠5动作，伸长并驱动上杆26连带上电磁铁32向上平移；达到一定步长后，上电磁铁32通电，牢固吸附在塔筒外壁；然后下电磁铁34断电，下杆28的固定状态取消，回转丝杠5旋转收缩，驱动下电磁铁34连带下杆28向上提升，直至到达所述步长后下电磁铁34通电，重新吸附住塔筒外壁，这样便完成了一个向上爬升的步骤，重复该步骤，上下电磁铁交替通电，中间伸缩机构交替伸缩，便可在塔筒上带动支架1自动爬升。逆操作上述步骤，本发明即可向下降落。维护作业时，电磁铁同时通电固定于筒身外侧。

参照图6，作为本发明的实施例3，所吸附的工作面为铁质幕墙框架的外壁。如果将支架1设计成长条状的工作台，滑移机构设置在工作台上，利用上述的实施例1和实施例2的上电磁铁抓紧机构和下电磁铁抓紧机构的实施形式，同样可以采用交替通电、伸缩机构拉伸的方式来实现在垂直平面上的攀爬，当爬升到定点时，由上电磁铁32和下电磁铁34通电吸附牢固，构成三角支撑架，可以将支架1固定在墙体外壁上，然后由上面所设置的监控、维护元件工作。

以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.风力发电机塔筒自动爬升机，以其工作时所要爬升的机构的表面为工作面，其特征在于：其包括支架（1），所述支架（1）设置有上电磁铁抓紧机构和下电磁铁抓紧机构，所述上电磁铁抓紧机构和下电磁铁抓紧机构依靠磁力与工作面自由切换吸附与松开的状态，所述上电磁铁抓紧机构和下电磁铁抓紧机构之间设有将二者联接的伸缩机构。

2.根据权利要求1所述的风力发电机塔筒自动爬升机，其特征在于：所述支架（1）与若干个套筒（21）的筒身外部铰接，所述套筒（21）的筒身内部套接有杆芯（22），所述杆芯（22）的杆身与上电磁铁抓紧机构和下电磁铁抓紧机构的固定端联接，杆芯（22）靠近支架（1）中心的一端联接有安装板（3），所述安装板（3）的上下两头分别与上电磁铁抓紧机构和下电磁铁抓紧机构的活动端铰接。

3.根据权利要求2所述的风力发电机塔筒自动爬升机，其特征在于：所述上电磁铁抓紧机构包括设置在安装板（3）竖直方向上的上方空间的上支座（31）、位于安装板（3）上部面向工作面的上电磁铁（32）、设置在杆芯（22）杆身上方的杆芯上铰接座（23）和将所述杆芯上铰接座（23）与上支座（31）之间连接起来的柔性联接件，所述柔性联接件的有效长度保证上支座（31）的竖直位置变化时，杆芯（22）处于水平状态。

4.根据权利要求2所述的风力发电机塔筒自动爬升机，其特征在于：所述下电磁铁抓紧机构包括设置在安装板（3）下部的下支座（33）、位于安装板（3）下部面向工作面的下电磁铁（34）、设置在杆芯（22）杆身下方的杆芯下铰接座（24）和将所述杆芯下铰接座（24）与下支座（33）之间连接起来的下连接杆（35）。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的风力发电机塔筒自动爬升机，其特征在于：所述伸缩机构为两端分别与上支座（31）和下支座（33）联接的回转丝杠（5）；或者为活塞杆输出端与安装板（3）联接、缸体末端与上支座（31）联接的气缸（6）。

6.根据权利要求1所述的风力发电机塔筒自动爬升机，其特征在于：所述上电磁铁抓紧机构为：支架（1）与若干个上套筒（25）的筒身外部铰接，所述上套筒（25）的内部设置有可弹性伸缩的、前端设置有上电磁铁（32）的上杆（26）。

7.根据权利要求1或6所述的风力发电机塔筒自动爬升机，其特征在于：所述下电磁铁抓紧机构为：上套筒（25）的下方空间设有下套筒（27），所述下套筒（27）内部设置有可弹性伸缩的、前端设置有下电磁铁（34）的下杆（28），所述下套筒（27）远离工作面的一端与上套筒（25）的末端铰接，其筒身与上杆（26）的杆身之间设置有分别与二者铰接的回转丝杠（5）。

8.根据权利要求1、2或6所述的风力发电机塔筒自动爬升机，其特征在于：所述支架（1）上设有可在其上滑移的滑移机构。