CN110035972A - 用于旋转悬挂载荷的组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于围绕基本竖直的轴线旋转悬挂载荷的组件，该组件包括：内缘，其构造成与待旋转的所述悬挂载荷具有固定关系；外缘，其与所述内缘接合，使得所述内缘和所述外缘构造成在所述悬挂载荷旋转期间相对于彼此进行旋转移动；以及驱动单元，其用于执行所述内缘和所述外缘之间的所述相对旋转移动。本发明的组件可以固定至提升轭，用于提升风轮机相关部件，例如整个风轮机塔架、风轮机塔架区段、机舱、转子叶片或容器。

Description

用于旋转悬挂载荷的组件

技术领域

本发明涉及一种用于以受控且安全的方式操纵悬挂载荷的组件。特别地，本发明涉及一种用于在离岸环境中以受控且安全的方式绕基本竖直的轴线旋转风轮机相关部件的组件。

背景技术

在风轮机设施的领域内，特别重要的是，能够以受控且安全的方式操纵大而重的风轮机相关组件，例如整个风轮机塔架、风轮机塔架区段、机舱、转子叶片、容器或其它风轮机相关载荷。此外，关于离岸设施特别重要的是，能够精确定位这种大而重的风轮机部件，例如当要将整个风轮机塔架定位在离岸地基上时。

传统上，悬挂式风轮机塔架由在离岸地基上工作的受过训练的人员操作就位。显然，使人员位于离岸地基上存在风险。此外，如果悬挂式风轮机塔架要绕其纵轴线旋转，则安装人员必须依赖于悬挂风轮机塔架的起重机的吊钩的旋转特性，然后使用固定至风轮机塔架的一组附接线、吊钩或布置在吊钩和塔架之间的提升轭手动旋转风轮机塔架。

例如手动旋转90米高的风轮机塔架显然是非常困难和危险的操作，在离岸环境中尤其如此。

可以看出，本发明的实施方式的目的是提供一种装置，该装置以受控且安全的方式允许悬挂的载荷绕基本竖直的轴线旋转。

发明内容

在第一方面，通过提供用于使悬挂载荷围绕基本竖直的轴线旋转的组件来满足上述目的，该组件包括：

1)内缘，其构造成与待旋转的所述悬挂载荷具有固定关系；

2)外缘，其与所述内缘接合，使得所述内缘和所述外缘构造成在所述悬挂载荷旋转期间相对于彼此进行相对旋转移动；以及

3)驱动单元，其用于执行所述内缘和所述外缘之间的所述相对旋转移动。

本发明的组件可以是构造成固定至例如提升轭的工具，或者可以例如通过连接到待旋转的载荷而形成该载荷的一部分，因此可以远离轭布置。本发明的组件可以用于旋转风轮机相关载荷，例如整个风轮机塔架、风轮机塔架区段、机舱、转子叶片或容器。本发明的组件特别适用于离岸设备，特别是当将整个风轮机塔架定位在离岸地基上时。

本发明的组件不意图承载载荷的重量。相反，该组件有利于悬挂载荷可以以受控且安全的方式围绕竖直轴线旋转，这对于例如离岸设备尤其重要。

悬挂载荷要围绕竖直轴线旋转，该竖直轴线可以与载荷本身的中心轴线(例如纵轴线)重合。因此，风轮机塔架或其区段可在从起重机悬挂的同时围绕其纵轴线旋转。

组件的内缘可以采用环形元件的形式，而外缘可以采用环形元件的一部分的形式，例如整个环形元件的大约一半。

为了便于悬挂载荷的受控且安全的旋转，外缘可以包括一个或多个可调节的固定点。这些一个或多个固定点可以是可调节的，因为它们可以是在切向、径向和/或竖直方向上可手动或自动调节的。本发明的组件还可包括固定装置，用于限制外缘相对于组件外部的一个或多个固定点的旋转。固定装置可以构造成经由一个或多个附接线(tag line)向所述一个或多个可调节的固定点提供基本恒定的张力，所述附接线固定至所述一个或多个固定点并且固定至组件外部的一个或多个固定点。因此，所述一个或多个可调节的固定点可以构造成用于附接构造用于提升载荷的提升轭的附接线系统。

为了确保悬挂载荷的受控且安全的旋转，带构件(例如驱动带)可以固定至内缘并围绕内缘设置。带构件可以定位在围绕内缘的外周表面的引导轨道中。驱动单元可以构造成与所述带构件接合，以便执行内缘和外缘之间的相对旋转移动。

在另选实施方式中，内缘可以包括带齿表面而不是带构件。在该实施方式中，驱动单元可以构造成使用例如齿轮与所述带齿表面接合，以便执行内缘和外缘之间的相对旋转移动。带齿表面可以围绕外缘的外周表面设置。内缘中的带齿表面是一个有利的实施方式，因为它允许内缘和外缘之间的连续旋转移动，因此允许载荷的超过360度的旋转。

驱动单元可以刚性地固定至外缘，并且驱动单元可以包括电动马达、气动系统或液压系统，用于执行内缘和外缘之间的相对旋转移动。

为了以容易且受控的方式在内缘和外缘之间进行旋转移动，内缘和外缘之间的摩擦量应该最小化。为了符合这一点，提供了多个对准轮，用于相对于内缘正确定位外缘。在所述多个对准轮中，一个或多个对准轮可以布置成跟随内缘的外表面，并且其中一个或多个其它对准轮可以布置成跟随内缘的内表面。而且，所述一个或多个其它对准轮可以布置成跟随内缘的上表面和下表面。所述多个对准轮可以构造成围绕固定至外缘的相应轮轴旋转。

本发明的组件还可包括配重，用于平衡掉驱动单元的重量。配重可以是可移动重物，其以可移动的方式可操作地连接至内缘。该组件还可以包括控制装置，用于自动地平衡掉驱动单元的重量，例如通过在内缘和外缘之间的旋转移动期间移动可移动重物。

为了便于组件的使用，可以提供用于安装和/或维修人员的平台。该平台可以固定至组件的内缘。

本发明的组件还可以包括一个或多个支架，所述一个或多个支架适于将组件固定至提升轭。该提升轭可以构造成提升风轮机相关载荷，例如整个风轮机塔架、风轮机塔架区段、机舱、转子叶片、容器或其它风轮机相关载荷。

在第二方面，本发明涉及一种风轮机相关载荷，其包括根据第一方面的组件。如前所提到的，风轮机相关载荷可以包括整个风轮机塔架、风轮机塔架区段、机舱、转子叶片或容器。

附图说明

现在将参考附图进一步详细解释本发明，在附图中：

图1示出了用于提升风轮机塔架的提升轭；

图2示出了本发明的固定至提升轭的组件；

图3示出了本发明的组件；

图4示出了本发明的固定至提升轭和附接线系统的组件的俯视图；

图5示出了内缘的各种旋转位置；

图6示出了组件的内缘；

图7示出了组件的外缘的一个实施方式；

图8示出了外缘的一个实施方式的放大图；

图9示出了组件的基于带的实施方式的放大图；以及

图10示出了作为用于组件的基于带的实施方式的驱动单元的电动马达。

尽管本发明易于进行各种变型并易于另选形式，但是已经借助附图中的实施例示出了特定实施方式，并本文中将详细描述这些特定实施方式。然而，应该理解，本发明并不意图限于所公开的具体形式。相反，本发明将覆盖落入由所附权利要求限定的本发明的实质和范围内的所有变型例、等同例和另选例。

具体实施方式

在其最广泛的方面，本发明涉及便于悬挂的载荷绕基本竖直的轴线旋转的组件。本发明的组件特别适用于悬挂在提升轭中的重载荷。这种重载荷可能涉及风轮机相关部件，例如整个风轮机塔架、风轮机塔架区段、机舱、转子叶片或容器。本发明的组件特别适用于离岸风轮机设备。

图1示出了用于提升例如整个风轮机塔架101的提升轭104。刚性地固定至风轮机塔架的提升轭104悬挂在两个带102、103中，这两个带构造成与起重机的可旋转安装吊钩(未示出)接合。在风轮机塔架101要绕其自身纵轴线旋转的情况下，必须依赖起重机吊钩的旋转特性，然后使用固定至风轮机塔架的一组附接线、吊钩或布置在吊钩与塔架之间的提升轭手动旋转风轮机塔架。

在图2中，本发明的组件已固定至提升轭203，用于提升风轮机相关载荷，例如整个风轮机塔架、风轮机塔架区段、机舱、转子叶片或容器。被提升的载荷的重量仅由提升轭203承载，而不是由组件承载。如将结合附图更详细地公开的那样，本发明的组件包括采用环的形式的内缘201和采用环的一部分的形式的外缘202。内缘201和外缘202构造成相对于彼此进行旋转移动。以这种方式，外缘202可以固定在空间中，而内缘201、提升轭203和联接至提升轭203的载荷(图1中的附图标记101)由于内缘201与外缘202之间的旋转移动而绕竖直轴线自由地旋转。外缘202通过至少一个附接线固定至固定点206、207中的每一者而固定在空间中，并且这些附接线固定至组件外部的固定点。优选地，附接线为固定点206、207提供基本恒定的张力。提供有驱动单元204，用于执行内缘201和外缘202之间的旋转移动。驱动单元204可以包括电动马达、气动系统或液压系统，用于在内缘201和外缘202之间进行旋转移动。提供有配重205，用于平衡掉驱动单元的重量。如在图2中看到的，配重205可操作地连接至内缘201。在驱动单元204固定至外缘202并且内缘201相对于外缘202可旋转地安装的情况下，可以提供有控制系统，用于在内缘201相对于外缘202旋转时自动平衡掉驱动单元204的重量。

现在转至图3，描绘了本发明的组件。如已经提到的，该组件包括内缘301和外缘302，它们相对于彼此可旋转地安装。内缘301可以由若干节段构成，这些节段连接以形成内缘301。框架结构311保持内缘301稳定。此外，多个支架307至310固定至内缘301，以便于组件可以刚性地连接至例如提升轭(对照图2)。如已经提到的，稍后将更详细地描述的外缘302包括两个固定点305、306和驱动单元303。配重304可操作地连接至内缘301，并且可以提供有控制系统，用于在内缘301相对于外缘302旋转时自动地平衡掉驱动单元303的重量。用于确保内缘和外缘之间的竖直对准的附加对准轮809是部分可见的。对准轮913布置成跟随内缘的内表面，从而在操作期间增强内缘和外缘之间的旋转连接。对准轮的这种布置是有利的，因为它有利于附接线在旋转期间不能迫使外缘远离内缘。

图4以俯视立体图示出了本发明的组件的功能。同样，描绘了内缘406和外缘405。内缘406经由合适的支架刚性地固定至提升轭407。此外，提升轭407刚性地固定至待悬挂的载荷(未示出)。借助固定至外缘405的相应固定点403、404的附接线401、402防止外缘405旋转。附接线401、402也固定至组件外部的固定点，由此外缘405被防止旋转。附接线401、402还可以固定至绞盘(未示出)，该绞盘构造成用于向外缘405的固定点403、404提供基本恒定的张力。外缘405被防止使内缘旋转，因此，悬挂在提升轭407中的载荷可以使用驱动单元408以可控的方式旋转。绞盘(未示出)可以构造有张力限制器，以防止附接线中的张力超过预定义阈值。在这种情况下，绞盘将操作以降低张力，在这种情况下，固定点403、404可以移动。

优选地，附接线从固定点沿着与载荷相切的方向远离外缘延伸(如图4中所示)，因为这有利于在使用期间在内缘和外缘之间维持良好的旋转连接，并且维持从附接线到外缘的良好的张力传递。

图5中示出了内缘501相对于被阻止旋转的外缘502的旋转，其中图5的a)示出了处于非旋转位置或中心位置的内缘501。在图5的b)中，内缘503已沿逆时针方向旋转到其最外侧位置。外缘504不旋转。在图5的c)中，内缘505已沿顺时针方向旋转到其相对的最外侧位置。外缘506未旋转。在图5所示的组件中，驱动带(未示出)固定至内缘。固定至外缘的驱动单元与该带接合，由此建立内缘和外缘之间的旋转移动。如果驱动带由内缘中的带齿表面代替，则可以在内缘和外缘之间提供连续的旋转移动而不限制最外侧位置。

图6示出了本发明的组件的内缘601。如前所提到的，内缘601可以由多个节段组装，例如如图6中所示的四个节段。内缘601的稳定性由框架结构603提供。用于容纳驱动带(未示出)的凹槽或轨道602设置在内缘的外表面上。在另选实施方式中，内缘的外表面可以是带齿表面，其适于与例如驱动单元的旋转齿轮啮合。

图7的a)示出了外缘的一部分的俯视图。如所看到的，多个间隔件703和可旋转地安装的轮702可操作地连接至外缘的底板701。顶板(未示出)待安装在间隔件703和可旋转地安装的轮702的顶部上。可旋转地安装的轮702构造成确保内缘相对于外缘的旋转可动性。用于与驱动带(未示出)接合的附加的可旋转地安装的轮706、707设置在适于固定驱动单元的区域708附近。在每个弯曲区段的端部处，设置固定点704、705。如前所提到的，提供基本恒定张力的附接线旨在固定至相应的固定点704、705。

图7的b)从另一个角度示出了外缘。同样，示出了底板709、可旋转地安装的轮710、间隔件711以及固定点712、713。还描绘了用于与驱动带(未示出)接合的附加的可旋转地安装的轮714、715。省略了类似于底板709的顶板，以便更好地观察外缘的实施。

图8的a)示出了外缘的一个端部的放大图。同样，描绘了底板801、可旋转地安装的轮802、间隔件803和可枢转地安装的固定点804。顶板被省略。在图8的a)所示的实施方式中，允许固定点804绕其安装轴线枢转。在另选实施方式中，固定点804在切向、径向和/或竖直方向上是可调节的。这里，竖直方向应理解为平行于固定点804枢转所围绕的轴线的方向。如前所提到的，可旋转地安装的轮802确保与内缘(未示出)的旋转关系。图8的b)进一步放大地示出了外缘的最末端。因此，图8的b)示出了可旋转地安装的轮807和可枢转地安装的固定点810，其夹在底板805和顶板806之间。提供有一组附加的对准轮808、809以确保与内缘(未示出)的旋转关系。

在图9的a)中，描绘了内缘902和外缘901的一部分。内缘和外缘之间的旋转移动经由固定至内缘的驱动带903提供(对照图9的b))。图9的a)还示出了多个可旋转地安装的轮907以及附加的引导轮905、906。设置外缘901的附加引导轮905、906用于将驱动带903适当地引导至驱动轮904，该驱动轮904由例如电动马达(未示出)驱动。因此，在电动马达(未示出)操作时，驱动轮904旋转，这使得内缘902和外缘901相对于彼此进行受控的旋转移动。在该旋转移动期间，对准轮913跟随内缘的内表面并因此增强内缘和外缘之间的旋转连接。图9的b)示出了驱动带909、910固定至内缘908。如在图9的b)中看到的，驱动带的相应端部909、910借助相应的紧固块911、912固定至内缘908，紧固块911、912用螺栓固定至内缘908。

图10示出了电动马达1001、驱动轮1002、内缘1003和外缘1004的侧视立体图。未示出提供内缘和外缘之间的旋转移动的驱动带。电动马达可以经由具有合适传动比的齿轮系统1005连接到驱动轮。描绘出了外缘的底板1009和顶板1010之间的多个可旋转地安装的轮1006、附加的引导轮1007和多个间隔件1008。

Claims (15)

1.一种用于使悬挂载荷绕基本竖直的轴线旋转的组件，所述组件包括：

1)内缘，该内缘构造成与待旋转的所述悬挂载荷具有固定关系；

2)外缘，该外缘与所述内缘接合，使得所述内缘和所述外缘构造成在所述悬挂载荷旋转期间相对于彼此进行相对旋转移动，而所述外缘不承载所述悬挂载荷的重量；以及

3)驱动单元，该驱动单元用于执行所述内缘和所述外缘之间的所述相对旋转移动。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述内缘采用环形元件的形式，并且其中所述外缘采用环形元件的一部分的形式，例如整个环形元件的大约一半。

3.根据权利要求1或2所述的组件，其中，所述组件构造成在使用期间不承载所述悬挂载荷的重量。

4.根据权利要求3所述的组件，该组件还包括固定装置，该固定装置用于限制所述外缘相对于所述组件外部的一个或多个固定点的旋转，所述固定装置构造成为能调节的所述一个或多个固定点提供基本恒定的张力。

5.根据权利要求4所述的组件，其中，能调节的所述一个或多个固定点构造成用于附接提升轭的附接线系统，所述提升轭构造成用于提升所述悬挂载荷。

6.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，带构件固定至所述内缘并围绕所述内缘设置，并且其中所述驱动单元构造成与所述带构件接合，以便执行所述内缘与所述外缘之间的所述相对旋转移动。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的组件，其中，所述内缘包括带齿表面，并且其中所述驱动单元构造成与所述带齿表面接合，以便执行所述内缘和所述外缘之间的所述相对旋转移动。

8.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述驱动单元刚性地固定至所述外缘，并且其中，所述驱动单元包括电动马达、气动系统或液压系统，用于执行所述内缘和所述外缘之间的所述相对旋转移动。

9.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，设置有多个对准轮，用于相对于所述内缘正确定位所述外缘。

10.根据权利要求9所述的组件，其中，一个或多个对准轮布置成跟随所述内缘的外表面，并且其中一个或多个其它对准轮布置成跟随所述内缘的内表面。

11.根据权利要求9或10所述的组件，其中，所述多个对准轮构造成绕固定至所述外缘的相应轮轴旋转。

12.根据前述权利要求中任一项所述的组件，该组件还包括配重，用于平衡掉所述驱动单元的重量。

13.根据前述权利要求中任一项所述的组件，该组件还包括用于安装人员的平台。

14.根据前述权利要求中任一项所述的组件，该组件还包括一个或多个支架，所述支架适于将所述组件固定至提升轭，以提升风轮机相关载荷。

15.一种风轮机塔架或风轮机塔架区段，该风轮机塔架或风轮机塔架区段包括根据权利要求1至13中任一项所述的组件。